JP2017156123A - ワイヤレス温度センサ - Google Patents

Abstract

【課題】比較的遠距離でのワイヤレス通信に適した上で、さらに雰囲気温度の変化に迅速に追従するワイヤレス温度センサを提供する。【解決手段】ワイヤレス温度センサ１は、アンテナ１０にヒートシンク４０とパッケージ５０とをそれぞれ接合して構成される。ヒートシンク４０は電波透過性を有するセラミクス材で形成された複数のフィン４２を有し、アンテナ１０は平面アンテナであり、パッケージ５０は内部に温度検出素子３０が配置され封止されている。【選択図】図２

Description

本発明はワイヤレス温度センサに関するものである。

温度測定には、有線ケーブルを用いたいくつかの手法がある。例として、サーミスタや熱電対による温度−抵抗特性や熱起電力を利用する方法や、物体から放射される赤外線から温度を測定する放射温度計、圧電素子や弾性表面波素子の物理特性が温度によって変化する原理を利用した方法等がある。

しかしながら、例えば、半導体プロセスにおいてチャンバー内のウエハーの温度を測定する場合、チャンバー内に配置した測定部から外部に出力するために接続される有線ケーブルの配置は、チャンバーや付随する装置等の制約を受けてしまう。この課題の解決策として、弾性表面波素子に送受信アンテナを設けたユニットが、外部アンテナから発信された信号によって動作し、測定情報を含んだ応答信号を返信するワイヤレスの温度センサが知られている。（例えば特許文献１参照）
図１０は、特許文献１に記載されたワイヤレス温度センサ１００の断面図である。図１０に示すように、容器本体１３２に振動板１３４が取り付けられ、外部端子１３３と、リード線１３５により各々接続されている。また、蓋１３６にはアンテナとして機能するコイル１３７が形成されており、先の外部端子１３３とリード線１３８により接続されている。

これにより、周囲の温度変化に対応して変化する振動板１３４の共振周波数から温度を測定することができ、この振動板１３４と電気的に接続されたコイル１３７をアンテナとすることで外部の通信装置と送受信を行うワイヤレス温度センサとして機能することができる。

また、温度測定の対象としては、物体の温度以外に外気温やチャンバー内温度などの雰囲気温度を迅速に測定することが求められている。たとえば、温度検知素子を凹凸形状の放熱フィンに当接する方法が知られている。（例えば特許文献２参照）

特許５３４１３８１号（第７頁、図２） 特開２００４−１７７３４６（第７頁、図４）

しかしながら、特許文献１のワイヤレス温度センサ１００のように小型パッケージは、雰囲気温度への追従性が悪く、ワイヤレス温度センサ１００を設置した際に接触した物体との熱伝導の影響を受けやすい。また、雰囲気温度への追従性をよくするために特許文献２に記載される放熱フィンを設けたとしても表面積が小さいため吸放熱の効果は小さい。また、吸放熱の効率をあげるために金属などの熱伝導性の良い材料を用いると、電波感度が低下し、通信が行えなくなるおそれがある。

本発明の目的は、ワイヤレス温度センサの通信特性を確保するとともに、雰囲気温度の変化に迅速に追従するワイヤレス温度センサを提供することにある。

本発明は、温度検出素子が封止されたパッケージと、前記温度検出素子と電気的に接続されたアンテナと、を備えるワイヤレス温度センサであって、前記アンテナは平面アンテナであり、前記平面アンテナには電波透過性を有するヒートシンクが配置されることを特徴とする。

上記の構成により、遠距離のワイヤレス通信特性を確保するとともに、ヒートシンク及び平面アンテナ上の金属電極によって、熱を迅速に温度検出素子に伝えることができる雰囲気温度の追従性にすぐれたワイヤレス温度センサを提供することができる。

また、前記ヒートシンクは、複数のフィンを有し、前記平面アンテナにおける電波放射面に形成してもよい。

上記の構成により、吸放熱特性が高まり、より迅速に雰囲気温度を測定することができる。

また、前記ヒートシンクは、セラミクス材料で形成されていてもよい。

上記の構成により、電波透過性と熱伝導性を兼ね備えたワイヤレス温度センサとすることができる。

また、前記パッケージは、前記平面アンテナにおける前記電波放射面と反対側の面に配置してもよい。

上記の構成により、より迅速に温度検出素子に熱を伝えることができる。

本発明によれば、比較的遠距離でのワイヤレス通信に適した上で、さらに雰囲気温度の変化に迅速に追従するワイヤレス温度センサを提供することができる。

ワイヤレス温度センサ１の構造を説明するための（ａ）正面図及び（ｂ）平面図である。 ワイヤレス温度センサ１の構造を説明するための図１（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。 ワイヤレス温度センサ１の構成を説明するための分解斜視図である。 アンテナ１０の構造を説明するための（ａ）平面図、（ｂ）は図４（ａ）のＢ−Ｂ断面図、（ｃ）下面図である。 ワイヤレス温度センサ１の変形例１の構成を説明するための図１（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。 ワイヤレス温度センサ１の変形例２の構成を説明するための図１（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。 ワイヤレス温度センサ１の変形例３の構成を説明するための（ａ）下面図、（ｂ）は図７（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。 ワイヤレス温度センサ１の変形例３の別パターンの構成を説明するための（ａ）下面図、（ｂ）は図８（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。 ワイヤレス温度センサ１の変形例４の構成を説明するため断面図である。 従来のワイヤレス温度センサの構造を説明するための断面図である。

本発明は、温度検出素子が封止されたパッケージと、温度検出素子と電気的に接続されたアンテナとを備えるワイヤレス温度センサであって、アンテナは平面アンテナであり、平面アンテナには電波透過性を有するヒートシンクが配置されることを特徴としている。以下、図面を参照しつつ、本発明に係るワイヤレス温度センサの実施の形態を詳述する。ただし、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。なお、各図面の寸法は正確な寸法を反映したものではなく、説明のため部品の大きさが誇張して描かれることがあり、又、説明のため一部の部品を省略することがある。同一要素には同一番号を付し重複する説明は省略する。

［第１の実施形態：図１〜４］
ワイヤレス温度センサ１の構造について、図１〜図４を用いて詳細に説明を行う。図１（ａ）は、ワイヤレス温度センサ１の正面図であり、図１（ｂ）はワイヤレス温度センサ１の平面図であり後述するヒートシンクの方から見た図である。図２は、図１（ｂ）に示すワイヤレス温度センサ１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。図３は、ワイヤレス温度センサ１の構成を説明するための分解斜視図である。図４は、ワイヤレス温度センサの平面アンテナの構造を説明する図であり、図４（ａ）はアンテナ１０の電波放射面１１ｅの電波放射方向から見た平面図、図４（ｂ）は図４（ａ）に示すＢ−Ｂ線に沿った断面図、図４（ｃ）は平面アンテナのＧＮＤ電極層面から見た下面図である。

図１（ａ）、（ｂ）及び図２に示すように、ワイヤレス温度センサ１は、アンテナ１０と、ヒートシンク４０と、パッケージ５０とで構成される。パッケージ５０の内部には温度検出素子３０が配置、実装され、アンテナ１０と電気的に接続されている。温度検出素子３０は、アンテナ１０によって受信した親機からの問い合わせ信号に対して、雰囲気温度の変化に応じた応答信号を出力し、アンテナ１０によって親機に送信する。

アンテナ１０はパッケージ５０に直接接続されており、パッケージ５０と比較して大きな体積と熱容量、表面積をもつため、雰囲気温度の熱状態をパッケージ５０に、すなわち温度検出素子３０に伝えることができる。また、アンテナ１０のアンテナ電極上にはヒートシンク４０が設けられており、より効率よく雰囲気温度をアンテナ１０を介してパッケージ５０に伝えることができる。次に、アンテナ１０、ヒートシンク４０、パッケージ５０、温度検出素子３０の各構成について、詳細に説明をする。

はじめにアンテナ１０について説明する。図３及び図４に示すように、アンテナ１０は、平面アンテナであり、例えば、絶縁基板１２にアンテナ電極層１１とＧＮＤ電極層１３とを積層して形成されたマイクロストリップアンテナ（以下、アンテナと称する。）を用いることができる。アンテナ電極層１１を配置した面が、電波放射面１１ｅである。マイクロストリップアンテナは、パッチアンテナとも呼ばれ、小型薄型化が可能でありながら高利得であって帯域が狭く広い指向性を有するアンテナである。

図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、絶縁基板１２の一方の面にはアンテナ電極層１１が設けられており、他方の面にＧＮＤ電極層１３が設けられている。また、ＧＮＤ電極層１３側で後述するパッケージ５０と接続を行うために、アンテナ電極層１１と接続されるアンテナ配線１１ａがＧＮＤ電極層１３側まで形成されている。アンテナ配線１１ａは、絶縁基板１２中に貫通孔１２ｈを設け、この貫通孔１２ｈ中に形成されている。また、ＧＮＤ電極層１３の貫通孔１２ｈに対応する位置にＧＮＤパターン開口部１３ｗを有しており、ＧＮＤパターン開口部１３ｗ内にアンテナ配線１１ａがＧＮＤ電極層１３と離間して形成されている。後述するパッケージの実装をしやすくするためにＧＮＤ電極層１３とアンテナ配線１１ａの面位置を合わせておくことが好ましい。

絶縁基板１２は、アンテナ特性を確保するだけに十分な誘電率を確保できる絶縁材料であればよく、例えば、ＨＴＣＣ（Ｈｉｇｈ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｆｉｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃｓ）として知られている高温焼成セラミクス材や、ＬＴＣＣ（Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｆｉｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃｓ）として知られている低温焼成セラミクス材を用いて形成することができる。後述するヒートシンクやアンテナ自身の熱を温度検出素子が配置されたパッケージ５０に迅速に伝達するためにも熱伝導率の高いＨＴＣＣを用いるのが好ましい。ＨＴＣＣとしては、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）や窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等が知られており、ＬＴＣＣとしては、ＣａＯ−Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３、ＢａＯ−Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２−Ｂｉ_２Ｏ_３、ＢａＯＴｉＯ_２−ＺｎＯ、及びＢａＯ−Ｎｄ_２Ｏ_３−Ｂｉ_２Ｏ_３−ＴｉＯ_２、ＢａＯ−Ｒ_２Ｏ_３−ＴｉＯ_２（Ｒはアルカリ金属）等が知られている。

アンテナ電極層１１、ＧＮＤ電極層１３は、絶縁基板１２の表面に導電性材料を用いて形成され、パッケージ５０内の温度検出素子３０と電気的に接続されることによって送受信可能な平面アンテナとして機能することができる。アンテナ電極層１１とＧＮＤ電極層１３は雰囲気温度の熱を積極的に取り入れるために、絶縁基板の表面上に形成されているが、腐食等の耐環境性を考慮してそれぞれ絶縁基板１２の内層に形成されていてもよい。内層する場合は、ＧＮＤ電極層１３に近い側の面上に、アンテナ電極層１１及びＧＮＤ電極層１３と電気的に接続可能なスルーホールを設けておけばよい。

導電性材料としてはＣｕやＡｇ、Ａｌなどの金属を用いることができ、使用する雰囲気温度に適応する材料を適宜選択すればよい。上述した絶縁基板１２にＨＴＣＣやＬＴＣＣを使用する場合は、一体成型をすることができるため、その焼成条件も考慮して適宜選択することが好ましい。なお、アンテナ電極層１１及び、ＧＮＤ電極層１３の厚みは、例えば１〜１０μｍの薄膜で十分にアンテナとして機能する。各説明図においては電極の位置を分かり易くするために、他の部品よりも相対的に厚みを大きくして図示している。

アンテナ配線１１ａもアンテナ電極層１１やＧＮＤ電極層１３と同様の材料から適宜選択することができる。

次に図１〜３に戻って、ヒートシンク４０について説明する。ヒートシンク４０はアンテナ１０と略同じ面積のベース４１の上に、複数のフィン４２が形成された構成となっており、表面積を大きくして外気などの環境雰囲気に触れる面積を大きくしている。このように、アンテナ１０に対して広い接触面積を持つことで、アンテナ１０と迅速に熱交換をすることができる。すなわち、ワイヤレス温度センサ全体の温度を雰囲気温度に迅速に近づけて、温度検出素子の応答性を向上し、正確に環境雰囲気の温度を測定することができる。

ヒートシンク４０は、空気よりも熱伝導率の高い材料で構成され、かつ電波透過性を持つ材料であればよく、そのような特性をもつ材料として、たとえば、上述の絶縁基板１２の材料として説明をした、ＨＴＣＣやＬＴＣＣ等のセラミクス材料、ポリイミド等の高分子材料などの絶縁材料を用いることができる。効率よく熱を伝えるためにも熱伝導率が比較的高いＨＴＣＣを用いることが好ましい。

ヒートシンク４０はベース４１上にフィン４２を形成するように積層してもよいし、平坦な板形状から切削加工などによってフィン４２を形成してもよい。

図３において、ヒートシンク４０は、６４本のフィンを有するものとして図示しているが、形状や寸法、及び材料は、測定対象となる外気あるいは流体などの特性、又はアンテナやパッケージの形状や接合方法に合わせて適宜変更することができる。

ヒートシンク４０とアンテナ１０の接合方法としては熱伝導性に配慮することが好ましい。例えば、ヒートシンク４０とアンテナ１０の絶縁基板１２を酸化アルミで構成した場合、ヒートシンク４０と絶縁基板１２を、電極の無い部分でセラミクス接着剤によって接着することができる。

また、ヒートシンク４０の接合面を銅や銀、スズあるいはアルミなどの導電性金属でメタライズすれば、ハンダ付けなどで、アンテナ１０の電極面と接合することができる。その他にもセラミクスに直接接合可能なシート形状のロウ材で融着して接合する方法が知られており、金属による高い熱伝導性の接合もできる。このように接合部に導電性の金属を使用する場合には、接合に用いる導電性金属の薄膜がアンテナ電極層１１の一部となるように考慮しておけばよい。さらに、アンテナ電極層１１の一部として使用しない場合は、接合位置や導電性金属膜の形状を考慮して、アンテナの電波放射に配慮して影響が少なくなるように考慮して配置することもできる。

さらに、アンテナ１０をアリガタとし、ヒートシンク４０のベース４１にアリミゾを形成して嵌合するようにしてもよい。この場合、ヒートシンク４０の脱着が可能となるため、測定環境や対象物、電波感度などの様々な使用目的に応じてヒートシンク４０を交換することができるようになる。

次に、図２に戻って、パッケージ５０について詳細に説明する。パッケージ５０は容器形状をしており、内部に温度検出素子３０が配置される。本実施形態においては、パッケージ５０は容器部材２０と蓋部材２１とで構成されたものとして説明を行う。

容器部材２０は、容器部材２０の内部に温度検出素子３０を内蔵できるだけの空間が形成されている。また、容器部材２０は、容器外表面から容器内部まで貫通するようにパッケージ内アンテナ配線５２ａ及びパッケージ内ＧＮＤ配線５２ｂが形成されており、容器外表面では上述したアンテナ１０のアンテナ配線１１ａとＧＮＤ電極層１３とにそれぞれ電気的に接続され、容器内部では後述する温度検出素子３０とワイヤボンディングなどによって電気的に接続される。これによってアンテナ電極層１１及びＧＮＤ電極層１３と温度検出素子３０とをそれぞれ電気的に接続できる。パッケージ内アンテナ配線５２ａやパッケージ内ＧＮＤ配線５２ｂは、導電性部材でありＣｕ，Ａｇ，Ａｌなどを用いて形成することができる。

これら容器部材２０、パッケージ内アンテナ配線５２ａ，パッケージ内ＧＮＤ配線５２ｂは上述のアンテナ１０と同様に積層後に焼成することによって形成することができる。容器部材２０は、絶縁基板１２と同様にＨＴＣＣやＬＴＣＣを用いて形成することができるが、絶縁材料であればＨＴＣＣやＬＴＣＣに限らない。

蓋部材２１は、温度検出素子３０を封止するものである。蓋部材２１は、容器部材２０と同様にＨＴＣＣやＬＴＣＣを用いて形成することができる他、温度検出素子３０と電気的に接続されていないのであれば、コバール合金などの耐熱性、耐食性の金属で構成することができる。この蓋部材２１は、雰囲気温度を測定するうえでは、蓋部材２１は環境雰囲気以外の物体に触れないように設置することが好ましい。これは、蓋部材２１が測定対象以外と触れて熱交換し、雰囲気温度の測定に対する誤差を生じることを避けるためである。

温度検出素子３０を封止するにあたっては、真空あるいは不活性ガスで容器部材２０中を充填してもよい。また、環境雰囲気が例えば、窒素やアルゴンなどの乾燥した不活性ガスに限られる場合など、温度検出素子３０の機能を損なわなければ、蓋部材２１は必須で
はなく省略してもよい。

温度検出素子３０は、容器部材２０に実装され、雰囲気温度に応じて特定の物性値が変化することを利用したセンサとして機能する。温度検出素子３０としては、たとえば温度変化に応じて共振周波数が変化する共振型の弾性表面波素子や、伝搬速度の変化を利用する遅延型の弾性表面波素子を用いることができる。これらの弾性表面波素子は、水晶やランガテイト、ランガサイト、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウムなどの圧電結晶又はこれらの圧電層が形成された基板を用いることができ、これらの圧電基板の表面に、使用する周波数に合った櫛歯電極を形成して、交流電圧を印加することで弾性表面波を発生させることができる。圧電基板の表面にはこの櫛歯電極に接続された素子ボンディングパッドが形成されており、ボンディングワイヤ３５によって、容器部材２０に形成されたパッケージ内アンテナ配線５２ａとパッケージ内ＧＮＤ配線５２ｂとにそれぞれ電気的に接続されている。

上述の構成により、任意の電波特性を有するアンテナ１０に対して、ヒートシンク４０と、そして温度検出素子３０を備えたパッケージ５０とを接合することで、高利得な平面アンテナが持つ大きな表面積を、外気との熱交換に積極的に利用でき、比較的遠距離でのワイヤレス通信に適した上で、さらに雰囲気温度の変化に迅速に追従するワイヤレス温度センサを提供することができる。

なお、本実施形態の一例としては、絶縁基板１２のサイズは略３０ｍｍ×３０ｍｍ、厚さは略１ｍｍであり、この絶縁基板１２の一方の面に寸法が略２０ｍｍ×２０ｍｍのアンテナ電極層１１が設けられ、他方の面に略３０ｍｍ×３０ｍｍのＧＮＤ電極層１３が形成されている。ヒートシンク４０の厚みは略１０ｍｍであり、その内、ベース４１が略２ｍｍ、フィン４２が略８ｍｍである。また、パッケージ５０の厚みは略２ｍｍである。上記のような各部品の寸法によって、ワイヤレス温度センサ１の外形寸法は、略３０ｍｍ×３０ｍｍ、厚さは略１３ｍｍであるが、ワイヤレス温度センサ１の外形寸法や、アンテナ１０のサイズ、ヒートシンク４０のサイズは、これらに限定されず、使用する温度検出素子のサイズや周波数に合わせて適宜変更することができる。

次にワイヤレス温度センサの雰囲気温度への迅速な追従性を向上するための構成の変形例１〜５について、図５〜図９を用いてそれぞれ説明を行う。変形例１、３、５においては、パッケージ５０の構成や材質は上述した第１の実施形態と同じであるため、説明を省略する。

［第１の実施形態の変形例１：図５］
図５を用いて、第１の実施形態の変形例１を説明する。図５は変形例１を、図１（ｂ）のＡ−Ａ線の位置で見た断面図である。第１の実施形態との差異はヒートシンク４０と、アンテナ１０が一体に成型されていることであり、他は同様である。

図５に示す様に、絶縁基板１２ａはアンテナ１０の絶縁基板とヒートシンク４０におけるベースを兼ねている。すなわちヒートシンク４０に相当する部位と、アンテナ１０に相当する部位が一体となっている。このような構造は、セラミクス材料を例として、上述のＨＴＣＣやＬＴＣＣの間にアンテナ電極層１１を積層して、一体に成型することで得られる。ヒートシンク４０のフィン４２も同様に一体成型することができる。

ヒートシンク４０とアンテナ１０を一体に成型することで、これらの間で高い熱伝導性能を確実かつ均一に実現でき、ワイヤレス温度センサを製造するうえで個々のワイヤレス温度センサの測温特性の個体差を低減でき、性能のバラツキが少なく、良好な温度特性の製品を安定して提供することができる。また、絶縁体によって電極を保護できるため、耐
環境性も向上する。これにより、雰囲気温度への追従性がさらに高まると同時に、耐環境性能が向上し、温度センサとしての特性と信頼性がさらに向上し、同時に部品点数が削減されることで組み立てのコストも低減され、良好な温度特性のワイヤレス温度センサを安定して提供することができる。

［第１の実施形態の変形例２：図６］
次に、図６を用いて、第１の実施形態の変形例２を説明する。図６は変形例２を、図１（ｂ）のＡ−Ａ線の位置で見た断面図である。第１の実施形態との差異は、温度検出素子３０がフリップチップ方式でアンテナ１０に隣接して実装されていることであり、このためパッケージ５０の構造が異なる。

図６に示す様に、温度検出素子３０に設けられたバンプ３６をアンテナ電極層１１とＧＮＤ電極層のそれぞれにフリップチップ実装されており、容器部材２０は、容器部材２０内に温度検出素子３０を内包する形で、ＧＮＤ電極層１３と接合されている。第１の実施形態と比較して、温度検出素子３０とアンテナ１０との間に容器部材２０が無いため、アンテナ１０から温度検出素子３０へ熱を迅速に伝えることができる。また、蓋部材２１は不要となる。

バンプ３６の材料としては、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕに代表される導電金属のバンプ若しくはピラー、導電性ペースト、導電性フィラーを含むガラス、電極ピンなどを用いればよいが、熱伝導体を兼ねるため、熱伝導率が高いものが好ましい。

このように、変形例２は、温度検出素子３０をアンテナ１０に隣接して実装することで、雰囲気温度への追従性がさらに高まり、温度センサとしての特性と信頼性がさらに向上し、同時に部品点数が削減されることで組み立てのコストも低減される。

［第１の実施形態の変形例３：図７、８］
次に、図７、図８を用いて、第１の実施形態の変形例３を説明する。図７（ａ）は変形例３の下面図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＣ−Ｃ線の位置で見た断面図である。図８は、図７（ｂ）の変形例３の別パターンであり、図８（ａ）は下面図、図８（ｂ）は図８（ａ）のＤ−Ｄ線の位置で見た断面図である。第１の実施形態との差異は、ヒートシンク４０が平面アンテナ１０のＧＮＤ電極面に接合されていることである。

図７（ａ）に示すように、ヒートシンク４０はパッケージ５０と干渉しないようにヒートシンク４０の一部を切り取ったような形状であり、ベース４１にパッケージを設置できる空洞を用意して、パッケージ５０が配置されている。

変形例３は、ヒートシンク４０をアンテナ１０のＧＮＤ電極層１３の面に設置して、電波放射面１１ｅとは反対側に設置することで、ヒートシンクを設置して雰囲気温度を測定する方向と、電波を放射する方向とを別にすることができる。このような実施形態は、例えば電気炉内の壁面にワイヤレス温度センサを設置した場合では、電気炉内にヒートシンク４０のフィン４２を向け、電気炉の外部に向かって電波送信することができる。また、フィン４２が環境雰囲気以外の物体に触れないようにすることができるため、より正確に雰囲気温度を測定することができる。

ここで、ヒートシンク４０側を測定した環境雰囲気における、何かしらの物体上に設置する場合、たとえば複数のフィン４２のうち均等に４本だけ他のフィンよりも長くしておくことで、設置する環境雰囲気以外の物体への接触面積を減らすことができるため、雰囲気温度への測温特性を向上することができる。

また、物体に接触するフィン４２の先端に断熱部材を設けて、物体と熱交換をしにくくするようにすると雰囲気温度を迅速かつ正確に測定することができる。

このような構成により、上述の用途において、雰囲気温度への追従性が高く、温度センサとしての特性と信頼性がさらに向上したワイヤレス温度センサを提供することができる。

また、パッケージ５０とヒートシンク４０のベース４１とを別体ではなく、一体で形成してもよい。例えば、図８（ａ）に示すように、ヒートシンク４０のベース４１を、温度検出素子３０が格納できる大きさの凹みを有する形状とする。このとき凹み部分は容器部材２０に相当する。これにより、アンテナ１０とヒートシンク４０とが接合されたときに、間に生じる空洞に、温度検出素子３０を封止することができる。ここでは、温度検出素子３０の設置及び電気接続方法は、変形例２と同様にバンプ３６を介してフリップチップ方式によって接続するのが好ましい。

このような構成により、図７に示す変形例３の容器部材２０の直上にもフィン４２を設けることができるため、より効率よく、雰囲気温度に追従できる。

［第１の実施形態の変形例４：図９］
次に、図９を用いて、第１の実施形態の変形例４を説明する。図９は変形例４における図１（ｂ）のＡ−Ａ線の位置相当で見た断面図である。変形例４は第１の実施形態と変形例３の組合せであり、アンテナ１０のアンテナ電極層１１側及びＧＮＤ電極層１３側の両方にヒートシンク４０が設けられていることにある。平面アンテナ１０のＧＮＤ電極面に接合されていることである。

形成方法は、上述した第１の実施形態及び変形例３と同様であり、ヒートシンク４０とアンテナ１０をそれぞれ別体で作成した後に接合してもよいし、一体で形成してもよい。

このような構成により、より迅速にパッケージ５０の温度検出素子３０に熱を伝達することができるとともに、温度検出素子３０が直接環境雰囲気以外の物体に触れなくなるため、雰囲気温度を正確に測定することができる。

上述した、平面アンテナに電波透過性を有するヒートシンクが配置されたワイヤレス温度センサは、外気温やチャンバー内温度などの雰囲気温度の温度測定に優れ、温度測定のリモートセンシングを必要とする装置に適用可能である。

なお、ヒートシンクにより測定対象との熱交換が高まる状況下であれば、雰囲気温度の測定対象は気体に限らず、液体や粉体を測定対象としてもよい。液体や粉体がヒートシンクと接触することによってワイヤレス温度センサは迅速に温度変化を検出することができる。

当業者は、本発明の範囲から外れることなく、様々な変更、置換、及び修正をこれに加えることが可能であり、実施形態を適宜組み合わせてもよい。

１ ワイヤレス温度センサ
１０ アンテナ
１１ アンテナ電極層
１１ａ アンテナ配線
１２ 絶縁基板
１２ｈ 貫通孔
１３ ＧＮＤ電極層
１３ｗ ＧＮＤパターン開口部
２０ 容器部材
２１ 蓋部材
３０ 温度検出素子
３５ ボンディングワイヤ
３６ バンプ
４０ ヒートシンク
４１ ベース
４２ フィン
５０ パッケージ
５２ａ パッケージ内アンテナ配線
５２ｂ パッケージ内ＧＮＤ配線
１３２ 容器本体
１３３ 外部端子
１３４ 振動板
１３５、１３８ リード線
１３６ 蓋
１３７ コイル

Claims (4)

1. 温度検出素子が封止されたパッケージと、前記温度検出素子と電気的に接続されたアンテナと、を備えるワイヤレス温度センサであって、
   前記アンテナは平面アンテナであり、前記平面アンテナには電波透過性を有するヒートシンクが配置される
   ことを特徴とするワイヤレス温度センサ。
2. 前記ヒートシンクは、複数のフィンを有し、前記平面アンテナにおける電波放射面に形成される
   ことを特徴とする請求項１に記載のワイヤレス温度センサ。
3. 前記ヒートシンクは、セラミクス材料で形成されている
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のワイヤレス温度センサ。
4. 前記パッケージは、前記平面アンテナにおける前記電波放射面と反対側の面に配置される
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のワイヤレス温度センサ。
   

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