JP6122147B2 - 配線基板および測温体 - Google Patents

Description

本発明は、互いに積層された複数の絶縁層の層間に白金等からなる線状導体が設けられてなる配線基板、およびその配線基板を含む測温体に関するものである。

排気ガス等の高温（例えば数百〜一千℃程度）の流体等における温度検知用のセンサとして、金属材料の電気抵抗値の温度による変化を利用したものが知られている。金属材料としては、高温における耐酸化性および電気抵抗値の温度依存性等の観点から、白金を含む金属材料が用いられる場合が多い。

測温用の金属材料を含むセンサを構成する部品としては、例えば、セラミック焼結体等からなる互いに積層された複数の絶縁層の層間に、白金等のメタライズ層または薄膜層からなる線状の導体が設けられた配線基板等が知られている。

特開平11−121214号公報

しかしながら、上記従来技術の配線基板等においては、線状導体の電気抵抗値が温度以外の要因によって変化する場合があるという問題点があった。このような電気抵抗値の変化が生じると、例えば基準になる温度（25℃程度のいわゆる常温等）における基準の電気抵抗値が変化してしまうため、温度の検知精度が低下する。

上記課題について検討した結果、本発明者は、このような電気抵抗値の変化が、線状導体を形成している白金等の一部が絶縁基板の内部を通って外部に抜け出る（例えば昇華する）ことに起因することを見出し、本発明を完成させた。

すなわち、本発明の一つの態様の配線基板は、複数の絶縁層が積層されてなり、上面、下面および側面を有する絶縁基板と、第１端部および該第１端部と反対側の第２端部を有しているとともに、前記複数の絶縁層の複数の層間に設けられた、白金または白金を主成分とする金属材料からなる複数の線状導体とを備えており、該線状導体は、前記絶縁基板の上面または下面に最も近い前記層間に位置するものの線幅が、他の前記層間に位置するものの線幅よりも大きいことを特徴とする。

また、本発明の他の一つの態様の配線基板は、複数の絶縁層が積層されてなり、上面、下面および側面を有する絶縁基板と、第１端部および該第１端部と反対側の第２端部を有しているとともに、前記複数の絶縁層の層間に前記絶縁基板の側面に面した少なくとも１つの折り返し部を含むパターンで設けられており、白金または白金を主成分とする金属材料からなる線状導体とを備えており、該線状導体は、前記折り返し部および前記絶縁基板の側面に面した部分における線幅が、他の部分における線幅よりも大きいことを特徴とする。

また、本発明の一つの態様の測温体は、上記構成の配線基板と、該配線基板の線状導体に電気的に接続された測温用の端子とを備えている。

本発明の一つの態様による配線基板は、上記構成を有していることから、線状導体のうち白金等の外気への昇華等が最も生じやすい、絶縁基板の上面または下面に最も近い層間に位置するものの白金等の量が比較的多い。そのため、たとえ白金等の一部が外部に抜け出た（昇華等を生じた）としても、その層間の線状導体の減少の割合（相対量）は比較的小さく抑えられる。そのため線状導体の電気抵抗値の変化（増加）の割合が比較的小さく抑えられる。したがって、電気抵抗値の変化による温度変化の検知の精度が高く、またその精度を長期にわたって維持することが可能な配線基板を提供することができる。

本発明の他の一つの態様による配線基板は、上記構成を有していることから、線状導体のうち白金等の外気への昇華等が最も生じやすい、絶縁基板の側面に面した部分における白金等の量が比較的多い。そのため、たとえ白金等の一部が外部に抜け出た（昇華等を生じた）としても、その部分における線状導体の減少の割合（相対量）は比較的小さく抑えられる。そのため線状導体の電気抵抗値の変化（増加）の割合が比較的小さく抑えられる。したがって、電気抵抗値の変化による温度変化の検知の精度が高く、またその精度を長期にわたって維持することが可能な配線基板を提供することができる。

本発明の一つの態様による測温体によれば、上記構成の配線基板を備えていることから、温度変化の検知精度が高い測温体を提供することができる。

本発明の第１の実施形態の配線基板および測温体を示す分解斜視図である。 （ａ）〜（ｃ）はそれぞれ図１に示す配線基板および測温体の絶縁層毎の平面図である。 図１の配線基板および測温体の変形例を示す分解斜視図である。 本発明の第２の実施形態の配線基板および測温体を示す平面透視図である。 図４の配線基板および測温体の分解斜視図である。 （ａ）および（ｂ）はそれぞれ図４の配線基板および測温体の変形例を示す平面透視図である。 図４の配線基板および測温体の他の変形例を示す平面透視図である。 （ａ）は本発明の第３の実施形態の配線基板および測温体を示す側面図であり、（ｂ）〜（ｃ）はそれぞれ絶縁層毎に分解して示す平面図である。 本発明の各実施形態における線状導体部分の一例を拡大して示す断面図である。

本発明の実施形態の配線基板および測温体を、添付の図面を参照して説明する。なお、以下の説明における上下の区別は便宜的なものであり、実際に配線基板等が使用される際の上下を限定するものではない。

（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態の配線基板および測温体を示す分解斜視図である。図２（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ図１に示す配線基板および測温体の絶縁層毎の平面図である。

図１および図２に示すように、複数の絶縁層１ａが積層されてなる絶縁基板１に線状導体２が設けられて、配線基板３が基本的に形成されている。また、配線基板３に端子４が設けられて、測温体５が基本的に形成されている。図２においては、配線基板３および測温体５を上側から上層の絶縁層１ａを透視して見たときの線状導体２が示されている。線状導体２の電気抵抗が温度に応じて変化することを利用して温度測定が行なわれる。すなわち、線状導体２の電気抵抗の測定値から、配線基板３等が位置している環境等の温度が算出され、検知される。

絶縁基板１は、例えば四角板状等の平板状であり、線状導体２を設けるための基体部分である。第１の実施形態における絶縁基板１は、それぞれ四角形状である上面、下面および４つの側面を有している。上面および下面は互いに平行であり、４つの側面と直交している（上面および下面と側面とのなす角度がそれぞれ約90度である）。言い換えれば、絶縁基板１は直方体状である。ただし、絶縁基板１は、直方体状に限らず、外面の一部に凹凸を有するもの、または円板状のもの等の他の形状のものであってもよい。

絶縁基板１は、例えば酸化アルミニウム質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、およびガラスセラミック焼結体等のセラミック焼結体によって形成されている。絶縁基板１は、このようなセラミック焼結体からなる複数の絶縁層１ａ（図１および図２に示す例では４層の絶縁層１ａ）が積層されて形成されている。

絶縁基板１は、例えば、各絶縁層１ａが酸化アルミニウム質焼結体からなる場合であれば、以下の方法で製作することができる。まず、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化マグネシウムおよび酸化カルシウム等の原料粉末に適当な有機バインダおよび溶剤等を添加混合して作製したスラリーを、ドクターブレード法等によってシート状に成形してセラミックグリーンシートを作製する。次に、これらのセラミックグリーンシートを適当な寸法に切断加工した後、これらを複数枚積層して積層体を作製する。その後、この積層体を高温（約1300〜1600℃）で焼成することによって絶縁基板１を製作することができる。複数のセラミックグリーンシートがそれぞれ絶縁層１ａになる。なお、絶縁基板１は、ガラスを含んでいても構わない。また、ガラスを主成分とする絶縁層等を含んでいても構わない。

線状導体２は、その電気抵抗が温度に応じて変化する金属材料である、白金または白金を主成分とする金属材料によって形成されている。温度変化に応じた金属材料の電気抵抗の温度に応じた変化を検知する上では、初期（例えば25℃程度のいわゆる常温にある状態）における線状導体の電気抵抗の絶対値が大きい程好ましい。

これは、次のような理由による。すなわち、線状導体２の温度変化に応じた電気抵抗値の変化は、初期の電気抵抗値の大きさ（絶対値）に関係なく一定の比率で生じる。つまり、初期の電気抵抗値が大きい程、温度変化に伴う電気抵抗の変化の絶対値が大きくなる。この電気抵抗の変化の絶対値がより大きいほど、ノイズ（温度変化以外の要因による電気抵抗の変動）の影響を受けにくくなる。また、測定もより容易になる。したがって、線状導体２は、その初期の電気抵抗値が大きい方が好ましい。そのため、白金等の金属材料は線状（すなわち、電気抵抗値を測定する区間の長さが長く、電気抵抗の絶対値を大きくする上で有効な形態）とされている。

白金を主成分とする金属材料における白金以外の成分については、線状導体２の温度抵抗係数（ＴＣＲ）の調整を、あるいは耐熱性の向上等を目的に、適宜、その成分（種類）や添加量が選択される。白金以外の成分としては、例えばパラジウム、ロジウム、イリジウム等の白金族元素の金属材料および金等が挙げられる。なお、例えば線状導体２の温度変化に対する電気抵抗値の変化の直線性が重視される場合には、白金の含有量が多い方が好ましい。

白金を主成分とする金属材料は、白金を約80質量％以上の割合で含有している。白金と他の成分とは合金を形成していていもよく、互いに独立した結晶粒子として存在していてもよい。なお、線状導体２は、白金または白金を主成分とする金属材料といった金属成分以外の添加材を含有していてもよい。添加材としては、例えば酸化アルミニウム等の、絶縁基板１に含まれているのと同様の無機物の粒子等が挙げられる。添加材は、例えば線状導体２と絶縁層１ａとの焼成収縮率の整合等のために添加される。

線状導体２は、例えば白金の粉末を有機溶剤およびバインダとともに混練して作製した金属ペーストを、絶縁層１ａとなるセラミックグリーンシートの主面等に所定パターンに塗布し、同時焼成することによって形成することができる。

この線状導体２の一方の端（第１端部Ａ）と、それと反対側の端（第２端部Ｂ）との間の電気抵抗値が、例えば外部電気回路（図示せず）で測定される。この電気抵抗値は線状導体２の温度に応じて変化し、線状導体２の温度は配線基板３等が位置している環境の温度（外部の温度）に応じて変化する。すなわち、線状導体２の第１端部Ａおよび第２端部Ｂ間の電気抵抗値を検知することによって、外部の温度が検知される。

外部の温度は、例えば各種の燃焼排ガスの温度であり、数百〜千℃程度の高温を検知することが必要な場合もある。このような高温における安定性、および温度に応じた電気抵抗値の変化の直線性が良好であるため、線状導体２は白金または白金を主成分とする金属材料によって形成されている。例えば、測温体５は、上記のような抵抗検知用の電気回路（外部電気回路）を含む外部基板（図示せず）に実装され、このような外部基板等とともに被測温物が存在する部分（ガスの流路等）に実装される。

また、線状導体２は、仮に外気に露出した状態であると、異物の付着、または外部基板（図示せず）もしくは外部基板に実装される他の部品等と誤って接触することによる破壊等のために、不要に電気抵抗値が変化してしまう可能性がある。これを防ぐために、線状導体２は複数の絶縁層１ａの層間に設けられている。言い換えれば、線状導体２は絶縁基板１の内部に設けられ、外部には露出していない。

第１の実施形態の配線基板３において、絶縁基板１が４層の絶縁層１ａを有し、絶縁層１ａ同士の間に３つの層間を有している。線状導体２は、これらの３つの層間にそれぞれ設けられている。言い換えれば、主面（上面）に線状導体２が設けられた３層の絶縁層１ａと、線状導体２が設けられていない他の絶縁層１ａとが順次積層されている。最も上側の線状導体２（２ａ）は、上記他の絶縁層１ａによって被覆されて絶縁基板１の内部に位置している。

これによって、配線基板３の平面視における面積を極力小さく抑えながら、線状導体２の長さを長くすることが、つまり線状導体２の第１端部Ａと第２端部Ｂとの間の初期の電気抵抗値を極力大きくすることができる。すなわち、配線基板３および測温体５の小型化およびノイズの影響の低減に対して、より有利である。

なお、上側の層間および下側の層間に位置する線状導体２（２ａ）は、その線幅が、中央部の層間に位置する線状導体２（２ｂ）の線幅よりも大きい。この詳細については後述する。

また、この例においては、３つの層間に設けられた３つの線状導体２（２ａ、２ｂ）が一続きの線状導体（符号なし）を形成しているとみなすことができる。例えば、上側の層間の線状導体２（２ａ、２ｂ）の第２端部Ｂ’が、下側の層間の線状導体２（２ｂ、２ａ）の第１端部Ａ’に、貫通導体（図示せず）を介して互いに電気的に接続されている。これにより、３つの層間の線状導体２（２ａ、２ｂ）が順次接続されて一続きの線状導体２になっている。この一続きの線状導体２全体としての第１端部Ａが上側の層間に位置し、第２端部Ｂが下側の層間に位置して、それぞれ絶縁基板１の上面の端子４に貫通導体６を介して電気的に接続されている。

また、線状導体２は、前述したように、絶縁基板１の上面に最も近い層間および下面に最も近い層間（上側および下側の層間）に位置するものの線幅が、他の層間（中央部の層間）に位置するものの線幅よりも大きい。すなわち、線状導体２のうち白金等の外気への昇華等が最も生じやすい、絶縁基板１の上面および下面にそれぞれ最も近い層間に位置するものの白金等の量が比較的多い。そのため、たとえ白金等の一部が外部に抜け出た（昇華等を生じた）としても、その層間の線状導体２の減少の割合（相対量）は比較的小さく抑えられる。そのため線状導体２の電気抵抗値の変化（増加）の割合が比較的小さく抑えられる。したがって、電気抵抗値の変化による温度変化の検知の精度が高く、またその精度を長期にわたって維持することが可能な配線基板３を提供することができる。

なお、図１および図２に示す例では、上面または下面から最も近い層間までの距離が上下互いに同じ程度であるため、上面に最も近い層間および下面に最も近い層間の両方において、線状導体２の線幅が比較的大きい。

なお、図１および図２に示す例において、線状導体２は、互いに平行に並んだ複数の直線部（符号なし）と、これらの複数の直線部のうち隣り合う直線部の端同士をつないでいる複数の折り返し部（符号なし）とを有するミアンダ状である。折り返し部は、隣り合う複数の直線部の端同士を１つおきに互いに接続している。言い換えれば、複数の直線部と複数の折り返し部とが順次直列に接続されて一つのミアンダ状のパターン（蛇行パターン）を形成している。

線状導体２がミアンダ状のパターンである場合には、比較的長い線状導体２が順次折り畳まれて配置されているため、１つの層間に極力長い線状導体２を設ける上で有利である。線状導体２の長さがより長いことにより、線状導体２の第１端部Ａおよび第２端部Ｂ間の電気抵抗値をより大きくすることができる。すなわち、例えば測温前（常温等、前述した初期の状態）における線状導体２の電気抵抗値が比較的大きいため、温度変化に応じた電気抵抗の変化の絶対値がより大きい。そのため、常温から一千℃程度等の高温域にかけて、精度の良い測温が容易になる。

また、配線基板３に設けられた端子４は、線状導体２を外部電気回路に接続するための部分である。端子４は、例えば線状導体２と同様の金属材料（白金等）を用い、同様の方法で形成することができる。実施形態の配線基板３における端子４は、白金からなる長方形状のパターンである。端子４は、他の形状でもよく、金等からなるリード端子（図１および図２では図示せず）によって形成されたもの、またはリード端子を含むものであってもよい。

端子４は、後述するように配線基板３とともに高温の環境下に置かれる場合があるため、白金を含む白金族の金属または金等の、高温における耐酸化性の高い金属材料からなるものであることが好ましい。

上記構成の配線基板３と、配線基板３の線状導体２に電気的に接続された測温用の端子４とによって、実施形態の測温体５が形成されている。この実施形態では、線状導体２と端子４との電気的な接続は、絶縁層１ａを厚み方向に貫通している貫通導体（いわゆるビア導体）６によって行なわれている。

貫通導体６は、例えば線状導体２と同様の金属材料（白金等）を主成分とする導体材料（金属材料）によって形成されている。このような金属材料としては、白金または白金を主成分とする金属にアルミナ等の無機物フィラーが添加されたものが挙げられる。無機物フィラーは、例えば貫通導体６と絶縁基板１とが同時焼成で形成されるときに、両者の焼成収縮率および収縮挙動等を整合させるためのものである。

貫通導体６は、例えば線状導体２を形成するのと同様の白金の金属ペーストを、絶縁層１ａとなるセラミックグリーンシートにあらかじめ設けておいた貫通孔内に充填し、同時焼成することによって形成することができる。貫通孔は、例えば金属ピンを用いた機械的な孔開け加工、またはレーザ光による孔開け加工等の加工方法でセラミックグリーンシートに設けることができる。この場合に、上記のような無機物フィラーの粒子が金属ペーストに添加されていてもよい。

このような測温体５によれば、上記構成の配線基板３を含んでいることから、温度変化の検知精度が高く、またその精度を長期にわたって維持することが可能な測温体５を提供することができる。

測温体５を用いた温度検知は、例えば内燃機関（ガソリンエンジンおよびディーゼルエンジン等）やガスタービン、ボイラー等の燃焼部を有する機器からの排ガスの温度を測定する測定器の場合であれば、次のようにして行なわれる。すなわち、まず上記のような電気抵抗測定用の回路を含む外部基板に測温体５を搭載し、測温体５の端子４を外部基板の回路の所定部位に電気的に接続する。電気的な接続の手段としては、両者をはんだ接合すること、あるいは端子４にリード線（図示せず）を溶接すること等の接続手段が挙げられる。次に、外部基板に搭載した測温体５を排ガスの流路中に実装する。この場合には、少なくとも測温体５が排ガス中に位置できるようにすればよく、外部基板の他の部位は必ずしも排ガス中に位置させる必要はない。その後、排ガスの温度に応じて測温体５および測温体５に含まれている線状導体２の第１端部Ａおよび第２端部Ｂ間の電気抵抗値が変化し、この変化した電気抵抗値が電気回路測定用の回路で測定される。測定された電気抵抗値を基に、例えばあらかじめ測定しておいた電気抵抗値−温度の関係から線状導体２の温度、つまり線状導体２を含む測温体５が位置している部分の温度を検知することができる。

このような、測温体５を用いた高温環境における温度検知に際して、前述したように線状導体２の白金の昇華等が、特に絶縁層１ａの上面または下面に近い層間に設けられた線状導体２において生じやすい。

この場合、複数の絶縁層１ａの複数の層間の全部において線状導体２の線幅を広くすると、線状導体２の第１端部Ａおよび第２端部Ｂ間の初期の電気抵抗値を十分に大きくすることが難しくなる可能性がある。また、この初期の電気抵抗値を大きくするために線状導体２の長さが長くなり、配線基板３の小型化が難しくなる可能性がある。そのため、線状導体２は、絶縁基板１の上面に最も近い層間および下面に最も近い層間において、線幅が比較的大きいものとされている。

線状導体２の線幅は、検知しようとする温度の測温の精度、温度域、線状導体２の厚みおよび長さ、絶縁層１ａの外周から線状導体２までの距離等の条件および生産性、ならびに経済性等の条件に応じて、適宜設定される。

例えば、検知しようとする温度域が約500〜1000℃の高温域であり、線状導体２が白金（白金の含有量が99.99質量％以上のいわゆる純白金等）からなり、その厚みが約５〜15μｍ程度の場合であれば、線状導体２の線幅は、例えば、絶縁層１ａの上面および下面にそれぞれ最も近い層間において約20〜50μｍ程度に設定される。また、この場合の中央部の層間における線状導体２の線幅は、約50〜200μｍ程度に設定される。

なお、このような線状導体２の厚み設定等を考慮すれば、絶縁層１ａがセラミック焼結体からなり、線状導体２が厚膜導体であることが好ましい。すなわち、絶縁基板１は、セラミック焼結体からなる互いに積層された複数の絶縁層１ａを含んでいてもよい。この場合の線状導体２は、例えば絶縁基板１（複数の絶縁層１ａ）との同時焼成で形成されたものである。線状導体２が厚膜導体であれば、その厚みを上記のように10μｍ以上程度等と、比較的厚くすることが容易である。また、このような比較的厚い線状導体２が絶縁基板１との同時焼成で形成され得るため、線状導体２と絶縁基板１との接合の強度、および配線基板３としての生産性の点で有利である。また、線状導体２となる金属ペーストの印刷パターンの調整だけで線状導体２のパターンを容易に設定することができる。そのため、設計の自由度、および生産性等の点でも有利である。

絶縁層１ａを形成するセラミック焼結体としては、例えば、前述した酸化アルミニウム質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、およびガラスセラミック焼結体等が挙げられる。また、厚膜導体であって絶縁基板１との同時焼成で形成された線状導体としては、例えば前述したように、白金の金属ペーストが絶縁層１ａとなるセラミックグリーンシートとともに同時焼成されて形成されたものを挙げることができる。

また、絶縁基板１が、酸化アルミニウム焼結体からなる互いに積層された複数の絶縁層１ａを含むときに、酸化アルミニウム質焼結体からなる複数の絶縁層１ａのうち、最上層の絶縁層１ａよりも下層の絶縁層１ａの方が純度の高い酸化アルミニウム焼結体であるものであってもよい。

この場合には、下層の絶縁層１ａの純度が比較的高く、ガラスの含有量が比較的少ない。そのため、数百〜一千℃程度の高温を検知する場合においても、下層の絶縁層１ａは高温時に流動しやすいガラスの含有量が少ないため、下層の絶縁層１ａの変形がより効果的に抑制される。その結果、下層の絶縁層１ａに設けられる線状導体２がより変形しにくい。

また、上述のように最上層の絶縁層１ａに対して下層の絶縁層１ａが純度の高い、すなわち最上層の絶縁層１ａが下層の絶縁層１ａに対して純度が低い酸化アルミニウム焼結体であるときには、焼成時に、最上層の絶縁層１ａに比較的多く含まれるガラスと、最上層の絶縁層１ａに設けられる端子４の金属材料および貫通導体６の金属材料とが濡れる部分が大きくなる。そのため、ガラスを介した最上層の絶縁層１ａと端子４および貫通導体６との接合強度が向上する。

なお、この場合の最上層の絶縁層１ａの酸化アルミニウムの純度は、酸化アルミニウムの含有率として90〜93質量％であり、下層の絶縁層１ａの酸化アルミニウムの純度は、酸化アルミニウムの含有率として約92〜99.9質量％である。このような純度の場合には、下層の絶縁層１ａについて高温時に流動しやすいガラスの含有量がより少ない。そのため、数百〜一千℃程度の高温を検知する場合においても、下層の絶縁層１ａの変形がより抑制される。その結果、下層の絶縁層１ａに設けられる線状導体２がより変形しにくいものとなる。したがって、温度測定の精度の向上について有利である。

また、最上層の絶縁層１ａがガラスをより多く含んでいると、端子４の金属材料および貫通導体６の金属材料とが濡れる部分がより大きいものとなり、最上層の絶縁層１ａと端子４および貫通導体６との接合強度が効果的に向上する。そのため、配線基板３としての信頼性の向上について有利である。

なお、最下層の絶縁層１ａに線状導体２が設けられていない場合には、最上層の絶縁層１ａだけでなく最下層の絶縁層１ａにおいても、最上層の絶縁層１ａと同様に酸化アルミニウムの純度が低いものとしてもよい。このような構成としておくと、最下層の絶縁層１ａにも端子４および貫通導体６を設けやすいものとなる。したがって、この場合には、例えば配線基板３としての設計の自由度および実用性の向上等について有利である。

図３は、図１および図２に示す配線基板および測温体の変形例を示す分解斜視図である。図３において図１および図２と同様の部位には同様の符号を付している。

図３に示す例においては、４層の絶縁層１ａが積層され、その上側および中間部の２つの層間に線状導体２が設けられている。下側の層間には線状導体２は設けられていない。この場合には、例えば前述したように、最下層の絶縁層１ａに端子４および貫通導体６等を設けることもできる。また、この例においても、絶縁基板１の上面に最も近い上側の層間に設けられた線状導体２（２ａ）の線幅が、中央部の層間に設けられた線状導体２（２ｂ）の線幅よりも大きい。

そのため、線状導体２のうち白金等の外気への昇華等が最も生じやすい上側の層間に位置する線状導体２（２ａ）のの白金等の量が比較的多く、白金の昇華等による線状導体２（２ａ）の減少の割合（相対量）が比較的小さく抑えられる。したがって、この場合にも、電気抵抗値の変化による温度変化の検知の精度が高く、またその精度を長期にわたって維持することが可能な配線基板３を提供することができる。

なお、図３に示す例では、２つの層間に設けられた２つの線状導体２（２ａ、２ｂ）は互いに並列に接続されているため、並列接続された１つの抵抗体とみなすことができる。線状導体２全体の第１および第２端部Ａ、Ｂは、中央部の層間に設けられた線状導体２（２ｂ）が有している。これらの第１端部Ａおよび第２端部Ｂは、貫通導体６によって絶縁基板１の上面に電気的に導出され、端子４に電気的に接続されている。これによって、線状導体２の全体の電気抵抗値の変化を測定し、温度を検知することが可能な測温体５が形成されている。

また、図３に示す例においては、例えば上側の層間に設けられた線状導体２（２ａ）の長さ方向の一部において線幅を削る（トリミングする）ことによって、並列接続された抵抗体としての線状導体２の電気抵抗値（初期の電気抵抗値）を調整することもできる。すなわち、この上側の層間に設けられた線状導体２（２ａ）は、いわゆるトリミングパターンとして利用することもできる。したがって、この場合には、温度測定の精度および実用性（いわゆる使い勝手）等において、より有利な配線基板３および測温体５を提供することができる。

この場合に、線状導体２（２ａ）のトリミングを容易とするために、最上層の絶縁層１ａ（１ａａ）をガラス材料によって形成してもよい。最上層の絶縁層１ａ（１ａａ）をガラス材料によって形成する場合には、例えば前述したように酸化アルミニウムの純度をより高くした絶縁層１ａは、ガラス材料によって形成された絶縁層１ａ（１ａａ）の直下の絶縁層１ａである。

また、図３に示す例では、端子４がリード端子４ａを含んでいる。この場合には、リード端子４ａが、外部電気回路に実際に接続（接合）される。リード端子４ａが含まれている場合には、外部電気回路への電気的な接続がより容易である。リード端子４ａは、例えば金等のろう材によって端子４のうち長方形状のパターン部分に接合されている。リード端子４ａと外部電気回路との接合は、例えば、金等のろう材を介したろう付け、または機械的な圧着等の方法で行なわれる。

（第２の実施形態）
図４は本発明の第２の実施形態の配線基板および測温体を示す図である。図５は、図４に示す配線基板および測温体の分解斜視図である。第２の実施形態の配線基板３Ａにおいては、２つの絶縁層１ａが積層され、その１つの層間に線状導体２が設けられている。また、配線基板３Ａにおける線状導体２は、絶縁層１ａの側面に近い外周部分（以下、単に外周部分ともいう）における線幅が、他の部分における線幅よりも大きい。これ以外については第２の実施形態は第１の実施形態と同様であり、この同様の点については説明を省略する。線状導体２のうち絶縁基板１の側面に面した部分は、例えば図４において二点鎖線で囲んだ部分よりも外側の部分であり、側面との間に他の線状導体（図示せず）が設けられていない部分であって側面に近接した部分である。

図４および図５に示すように、線状導体２は、第１の実施形態の場合と同様に、複数の直線部（符号なし）と複数の折り返し部（符号なし）とを有するミアンダ状のパターンである。折り返し部は、隣り合う複数の直線部の端同士を一つおきに互いに接続している。言い換えれば、複数の直線部と複数の折り返し部とが順次直列に接続されて１つのミアンダ状のパターンを形成している。

ミアンダ状のパターンである線状導体２のうち折り返し部は、直線部の長さ、ひいては線状導体２全体の長さを極力長くするために、絶縁層の外周近くまで、すなわち絶縁基板１の側面に極力近い位置まで設けられている。また、直線部のうち最も外側に位置している部分は絶縁基板１の側面の近くに位置している。

線状導体２がミアンダ状のパターンである場合には、比較的長い線状導体２が順次折り畳まれて配置されているため、１つの層間に極力長い線状導体２を設ける上で有利である。線状導体２の長さがより長いことにより、線状導体２の第１端部Ａおよび第２端部Ｂ間の電気抵抗値をより大きくすることできる。すなわち、例えば測温前（常温等、前述した初期の状態）における線状導体２の電気抵抗値が比較的大きいため、温度変化に応じた電気抵抗の変化の絶対値がより大きい。そのため、常温から一千℃程度等の高温域にかけて、精度の良い測温が容易になる。

線状導体２について、ミアンダ状のパターンのうち最も外側に位置する直線部、および折り返し部における線幅が、他の直線部における線幅よりも大きい。これにより、例えば四角形状である絶縁層１ａの外周に沿った外周部分における線幅が他の部分における線幅よりも大きい線状導体２が容易に実現されている。

つまり、第２の実施形態においても、線状導体２のうち白金等の外気への昇華等が最も生じやすい部分における白金等の量が比較的多い。そのため、線状導体２の白金等の一部が外部に昇華したとしても、その部分における線状導体の減少の割合（相対量）は比較的小さく抑えられる。これにより、線状導体２の電気抵抗値の変化（増加）の割合が比較的小さく抑えられる。したがって、この第２の実施形態においても、電気抵抗値の変化による温度変化の検知の精度が高く、またその精度を長期にわたって維持することが可能な配線基板３Ａおよび測温体５Ａを提供することができる。

なお、図４および図５に示す例における線状導体２の線幅の大小は、１つの層間における比較であり、その１つの層間においては、外周部分における線幅が相対的に大きい。複数の層間が１つの配線基板３に含まれる場合には、複数の層間のそれぞれにおいて、外周部分における線幅が相対的に大きいものとされていてもよい。

この場合、線状導体２の全長にわたってその線幅を比較的広くすると、絶縁層１ａの層間において線状導体２が設けられるスペースが大きくなり、配線基板３および測温体５の小型化が難しくなる傾向がある。また、線状導体２の第１端部Ａおよび第２端部Ｂ間の電気抵抗値（特に上記のような初期の電気抵抗値）が比較的小さくなる傾向があり、温度変化に応じた電気抵抗の変化の絶対値が小さくなる傾向がある。そのため、電気抵抗（つまりは温度）の検知精度が低くなる可能性がある。そのため、線状導体２は、その長さ方向の一部のみにおいて、他の部分よりも幅が広くなっている。

また、例えば図４および図５に示す例のように、絶縁層１ａが四角形状である場合に、線状導体２がミアンダ状のパターンであるときには、そのミアンダ状のパターンである線状導体２のうち上記の直線部および折り返し部が絶縁層１ａの外周に対して平行に配置されていれば、次のような効果が得られる。すなわち、この場合には、絶縁層１ａの外周からその外周に最も近い線状導体２までの距離が、直線部および折り返し部のそれぞれにおいてほぼ同じ距離に揃えられる。そのため、直線部および折り返し部のそれぞれにおいて、絶縁層１ａの外周から線状導体２までの距離が部分的に極端に近くなって線状導体２の白金が外部に昇華しやすくなる、というような可能性が低減される。

また、この場合には、直線部と折り返し部との間で、それぞれの線幅が比較的広い部分の線幅が同じ程度であり、さらに、絶縁層１ａの外周と直線部および折り返し部それぞれとの間の距離が同じ程度であってもよい。この場合には、絶縁層１ａの外周のほぼ全周において、その外周から線状導体２までの距離がほぼ同じ程度に揃えられる。そのため、線状導体２の長さ方向の一部において白金の外部への昇華が促進されるような可能性がさらに低減され得る。

このような線状導体２は、その全体としての形が、四角形状の絶縁層１ａの層間に対してほぼ相似形（より小さい形）になっている四角形状であるとみなすこともできる。つまり、四角形状の絶縁層１ａの外周に対して、四角形状の線状導体２の全体の外周が平行に配置され、その四角形状の線状導体２の全体の外周部における線幅が、他の部分（中央部）における線幅よりも大きい。

したがって、配線基板３Ａおよび測温体５Ａは、その線状導体２について、測温の精度、および長期信頼性等を重視するときには、ミアンダ状のパターンであり、その直線部および折り返し部が絶縁層１ａの外周に対して平行に配置されていることが好ましい。また、絶縁層１ａ（絶縁基板１）が四角形状である場合には、例えばこのような絶縁基板１となる複数の領域が１つの母基板に配列形成された多数個取り基板（図示せず）の形態で配線基板３を製作する場合に、その配列が容易である。つまり、配線基板３Ａとしての生産性および経済性等においてより有利である。

なお、図４および図５に示す例では、長方形状の絶縁層１ａの層間において、ミアンダ状のパターンである線状導体２の直線部が短辺方向に沿って配置され、折り返し部が長辺方向に沿って配置されている。すなわち、直線部の長さが比較的短く、折り返し部の数が比較的多い。この場合には、線状導体２のうち直線状に１つに続く部分の長さが比較的短い。また、線状導体２のうち絶縁層１ａの外周に近い外周部分の長さも比較的短い。そのため、例えば絶縁層１ａと線状導体２との熱膨張係数の差に起因した熱応力が低減されやすく、熱応力に起因した絶縁層１ａおよび線状導体２の機械的な破壊の可能性の低減に対しては有利である。

図６（ａ）および（ｂ）は、それぞれ図４および図５に示す配線基板３Ａおよび測温体５Ａの変形例を示す平面透視図（線状導体２よりも上側の絶縁層を省略した図）である。図６において、図４および図５と同様の部位には同様の符号を付している。図６に示す例において、絶縁基板１の形状は図４および図５に示す例と同様に四角形（長方形）板状であり、線状導体２のパターンは図４および図５に示す例とそれぞれ異なる。図６に示す例は、基本的に線状導体２のパターン以外の点は図４および図５に示す例と同様である。これらの上記実施の形態の例と同様の点については説明を省略する。

図６（ａ）に示す例では、ミアンダ状のパターンの線状導体２が、その直線部が長方形状の絶縁層１ａ（層間）の長辺方向に沿うように配置されている。また、折り返し部が短辺方向に沿って配置されている。この場合には、例えばスクリーン印刷等の方法で線状導体２となる金属ペーストが塗布されるときに、次のような有利な効果が得られる。すなわち、印刷工法では折り返しの部分（折り返し部と直線部との境界部分）では金属ペーストににじみが出やすい。そのため、折り返し部を少なくする方が、にじみを減らし、線状導体２の全体の電気抵抗値を上げられる。図６（ａ）の形態では、この折り返し部が図１に示す例に比べて少ないため、全体の電気抵抗値を大きくすることがより容易である。

図６（ａ）に示す形態においても、ミアンダ状のパターンである線状導体２のうち最も外側に位置する直線部および折り返し部における線幅が他の直線部における線幅よりも広い。そのため、前述したような、白金の昇華等に起因した線状導体２の電気抵抗値（初期の電気抵抗値）の変化が抑制され、温度測定の精度が長期にわたって維持され得る配線基板３Ａおよび測温体５Ａの提供が可能になる。

図６（ｂ）に示す例では、折れ線状のパターンの線状導体２が層間に設けられている。折れ曲がりの回数は、図１および図２に示す例に比べて少なく（折り返し部としては２つのみであり）、ミアンダ状のパターンにはなっていない。２つの折り返し部および絶縁基板１の側面に面した直線部において他の部分よりも線状導体２の線幅が大きい。この例において、線状導体２は全体として「Ｌ」状の形（「Ｌ」を右に90度回転させた形）になっている。この「Ｌ」状の範囲の外側には、他の導体（図示せず）等が配置される予備スペース７が設けられている。予備スペース７に設けられる他の導体としては、例えば配線基板３に実装される容量素子等の電子部品（図示せず）が電気的に接続される配線導体、または接地用の導体等の導体またはヒーター用配線等が挙げられる。この場合にも、温度測定の精度等が高い配線基板３Ａおよび測温体５Ａを提供できる。なお、折り返し部が１つの場合であっても、同様に、その１つの折り返し部および絶縁基板１の側面に面した直線部における線状導体２の線幅を、他の直線部における線幅よりも大きくすればよい。

予備スペース７が設けられる場合の線状導体２の全体の形は、図３（ｂ）に示すような形に限らず、他の形でも構わない。また、絶縁層１ａの層間のうち線状導体２が設けられない部分は、例えば絶縁層１ａと線状導体２との間の熱応力の低減、または線状導体２のパターン内での電気絶縁性の向上等の他の用途で設けられたものでもよい。

図７は、図４および図５に示す配線基板３Ａおよび測温体５Ａの他の変形例を示す平面透視図である。図７において図４および図５と同様の部位には同様の符号を付している。図７に示す例において、絶縁層１ａおよび絶縁基板１は、平面視において、角部が円弧状に成形された八角形状である。また、絶縁基板１の中央部には、絶縁基板１を厚み方向に貫通している貫通部８が設けられている。

貫通部８は、例えば、配線基板３Ａまたは測温体５Ａと、それが実装される外部基板との位置合わせ、または接続の強度の向上等に用いられる。外部基板のうち配線基板３Ａまたは測温体５Ａが実装される部分にあらかじめ凸状の部分が設けられ、この凸状の部分に貫通部８がはめ込まれて、配線基板３Ａと測温体５Ａとの位置合わせが行なわれる。また、この貫通部８は、外部基板に実装される他の部品が実装されるときの、その部品の実装用のスペース等の他の用途で利用されてもよい。

図７に示す例において、線状導体２は折れ線状のパターンであり、一部にミアンダ状の部分を含んでいるが、その折り返しの回数は２〜３回程度であり、図１および図２に示す例に比べて少ない。線状導体２は、全体として、貫通部８を囲むほぼ環状の形になっている。

図７に示す例において、線状導体２のうち線幅が比較的広い部分は、絶縁層１ａの外側の外周（絶縁基板１の外側面）に沿った部分に加えて、貫通部８の周縁に沿った部分にも設けられている。すなわち、線状導体２のうち比較的外気（外部）に近い部分は、他の部分よりも線幅が大きい。図７に示す例においても、線状導体２のうち外部に近い部分の線幅が他の部分の線幅よりも広い。そのため、前述したような白金の昇華等に起因した線状導体２の電気抵抗値（初期の電気抵抗値）の変化が抑制され、温度測定の精度が長期にわたって維持され得る配線基板３Ａおよび測温体５Ａの提供が可能になっている。

なお、図７に示す例では、線状導体２は絶縁層１ａの外周に対して平行でない部分を含んでいる。このように、線状導体２は、必ずしも絶縁層１ａの外周に対して平行なものである必要はない。

（第３の実施形態）
図８（ａ）は本発明の第３の実施形態の配線基板３Ｂおよび測温体５Ｂを示す側面図であり、図８（ｂ）〜（ｃ）はそれぞれ絶縁層毎に分解して示す平面図である。この実施形態の例において、図８（ｄ）に示す絶縁層１ａ上に図８（ｃ）に示す絶縁層１ａが積層され、図８（ｃ）に示す絶縁層１ａ上に図８（ｂ）に示す絶縁層１ａが積層されている。この変形例においても、図８（ａ）に示す絶縁層１ａ上にさらに他の絶縁層１ａが積層されて絶縁基板１が形成されている。なお、図８においても、図１および図２と同様の部位には同様の符号を付している。第３の実施形態の配線基板３Ｂおよび測温体５Ｂは、第１および第２の実施形態の配線基板３、３Ａおよび測温体５、５Ａをそれぞれ互いに合わせた構成を有している。以下の説明において、第１および第２の実施形態と同様の点については説明を省略する。

図８に示す例において、３つの層間の線状導体２はそれぞれ同様のミアンダ状のパターンである。３つの線状導体２は、第１の実施形態の配線基板３および測温体５と同様に、上側および下側の層間に設けられた線状導体２（２ａ）の線幅が、中央部の層間に設けられた線状導体２（２ｂ）の線幅よりも大きい。

また、線幅が比較的小さい中央部の層間に位置している線状導体２（２ｂ）において、第２の実施形態の場合と同様に、絶縁基板１の側面に面した直線部および折り返し部における線幅が、他の部分における線幅よりも大きい。中央部の層間に位置している線状導体２（２ｂ）のうち絶縁基板１の側面に面した直線部および折り返し部における線幅は、例えば上面側の層間および下面側の層間に位置する線状導体２（２ａ）の線幅と同程度である。

この場合にも、線状導体２（２ａ、２ｂ）のうち白金等の外気への昇華等が最も生じやすい上側および下側の層間における白金等の量が比較的多い。また、中央部の層間においても、絶縁基板１の側面に最も近い部分、つまり絶縁基板１の側面に面した直線部および折り返し部おける線状導体２（２ｂ）の線幅が比較的大きい。そのため、第１および第２の実施形態の場合と同様に、白金等の外部への昇華が抑制され、線状導体２（２ａ、２ｂ）の電気抵抗値の変化（増加）の割合が比較的小さく抑えられ、温度変化の検知の精度等が高い配線基板３Ｂおよび測温体５Ｂを提供することができる。

また、この場合には、線状導体２（２ｂ）の線幅が比較的小さい中央部の層間においても、線状導体２（２ｂ）のうち絶縁基板１の側面（外表面）に最も近い直線部および折り返し部における線幅が比較的大きい。そのため、線状導体２（２ｂ）の電気抵抗値の変化の割合がより効果的に低減され得る。したがって、温度変化の検知の精度等を高める上でより有効な配線基板３Ｂおよび測温体５Ｂを提供することができる。

中央部の層間において線状導体２（２ｂ）のうち絶縁基板１の側面に面した直線部および折り返し部の線幅を比較的大きくした配線基板３Ｂおよび測温体５Ｂは、線状導体２（２ｂ）の外周から絶縁層１ａの外周までの距離Ｄが比較的小さい場合にも有効である。例えば、この距離Ｄが絶縁層１ａの厚みに近いような場合においても、特に外周部分からの白金の昇華に起因した線状導体２（２ｂ）の電気抵抗値の不要な変動が抑制され得る。

なお、線状導体２（２ｂ）の外周から絶縁層１ａの外周までの距離Ｄは、例えば約100〜200μｍ程度に設定される。また、絶縁層１ａの厚みは、例えば約50〜200μｍ程度に設定される。

図９は、上記各実施形態における線状導体２部分の一例を拡大して示す断面図である。図９において図１等と同様の部位には同様に符号を付している。図９に示す例において、線状導体２は、少なくとも一部に粒状の絶縁体９が厚み方向に入り込んでいる。言い換えれば、線状導体２の厚み方向にある程度の長さを有する粒状の絶縁体９が線状導体２内に含有されている。

この場合には、例えば配線基板３および測温体５が使用される高温環境下においても、線状導体２の白金等の金属成分の流動性が絶縁体９によって抑制される。すなわち、絶縁体９に妨げられて白金等の流動が抑制される。そのため、高温環境下における白金等の絶縁基板１（線状導体２が直接接している絶縁層１ａ）内への拡散が抑制される。これによって、白金等の絶縁基板１内への拡散に起因した線状導体２内部のボイド等の発生がより効果的に抑制される。したがって、例えば耐熱衝撃性等がさらに向上して、より一層長期信頼性の高い配線基板３および測温体５を提供することができる。このような効果は、第２および第３の実施形態の配線基板３Ａ、３Ｂ、および測温体５Ａ、５Ｂにおいても同様に得ることができる。

なお、粒状の絶縁体９は、例えば図９に示す例のように不定形状であってもよく、断面において円形状（球状）または楕円形状のもの等の他の形状のものでもよい。ただし、粒状の絶縁体９について、一定の体積当たりの線状導体２に対する接触面積をより大きくして白金等の拡散を抑制する上では、表面に凹凸を有するものである方が適している。

粒状の絶縁体９は、例えば絶縁基板１を形成しているのと同様のセラミック材料の結晶粒でもよく、これらの結晶粒を複数含むもの（多結晶の焼結体）であってもよい。また、ガラス材料等でも構わない。

この絶縁体９は、セラミック粒子である場合には、高温環境下においても絶縁体９の安定性が高く、線状導体２の白金等の拡散を抑制する効果をより効果的に得ることができる。したがって、配線基板３および測温体５の信頼性等の点において、粒状の絶縁体９はセラミック粒子であることが好ましい。

また、絶縁基板１がセラミック焼結体からなるときに、このセラミック焼結体と同様のセラミック材料を絶縁体９の材料として用いることも容易である。したがって、配線基板３および測温体５の生産性、および経済性等の点でも有利である。

また、絶縁体９としてのセラミック粒子が、それぞれ酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、ケイ酸ジルコニウムおよび酸化マグネシウムのうち少なくとも１種を含むものである場合には、例えば酸化アルミニウム質焼結体等を含む絶縁層１ａと絶縁体９との接合の強度等の点でより有利である。

この場合、絶縁体９は、これらの材料を複数種含むものであってもよい。複数種の材料が含まれる場合に、それらの材料は、それぞれに独立した絶縁体９を形成していてもよく、１つの絶縁体９に複数種の材料が多結晶体として含まれていてもよい。

なお、本発明の配線基板３および測温体５は、上記実施の形態の例に限られるものではなく、本発明の要旨の範囲内であれば種々の変更は可能である。例えば、４つ以上の層間に線状導体（図示せず）が配置されていてもよく、それらの線状導体の線幅が、絶縁基板１の上面または下面（線状導体から近い方の主面）から近い層間に配置されたものほど大きくされていてもよい。また、第１の実施形態の配線基板３および測温体５の線状導体２についても、例えば図１および図２に示すようなミアンダ状のパターンの導体に限られず、他のパターンであっても構わない。

１・・・絶縁基板
１ａ・・・絶縁層
２・・・線状導体
２ａ、２ｂ・・線状導体
３・・・配線基板
３Ａ、３Ｂ・・配線基板
４・・・端子
５・・・測温体
５Ａ、５Ｂ・・測温体
６・・・貫通導体
７・・・予備スペース
８・・・貫通部
９・・・絶縁体

Claims (11)

1. 複数の絶縁層が積層されてなり、上面、下面および側面を有する絶縁基板と、
   第１端部および該第１端部と反対側の第２端部を有しているとともに、前記複数の絶縁層の複数の層間に設けられた、白金または白金を主成分とする金属材料からなる複数の線状導体とを備えており、
   該線状導体は、前記絶縁基板の上面または下面に最も近い前記層間に位置するものの線幅が、他の前記層間に位置するものの線幅よりも大きいことを特徴とする配線基板。
2. 複数の絶縁層が積層されてなり、上面、下面および側面を有する絶縁基板と、
   第１端部および該第１端部と反対側の第２端部を有しているとともに、前記複数の絶縁層の層間に前記絶縁基板の側面に面した少なくとも１つの折り返し部を含むパターンで設けられており、白金または白金を主成分とする金属材料からなる線状導体とを備えており、該線状導体は、前記折り返し部および前記絶縁基板の側面に面した部分における線幅が、他の部分における線幅よりも大きいことを特徴とする配線基板。
3. 前記絶縁基板が、セラミック焼結体からなる互いに積層された複数の絶縁層を含んでおり、前記線状導体が厚膜導体であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の配線基板。
4. 前記セラミック焼結体が酸化アルミニウム質焼結体であり、複数の前記絶縁層のうち最上層の前記絶縁層よりも、下層の前記絶縁層の方が純度の高い酸化アルミニウム焼結体からなることを特徴とする請求項３記載の配線基板。
5. 前記線状導体が、互いに平行に並んだ複数の直線部と該複数の直線部のうち隣り合う直線部の端同士をつないでいる複数の前記折り返し部とを有するミアンダ状のパターンを含んでおり、該ミアンダ状のパターンのうち最も外側に位置する前記直線部および複数の前記折り返し部における線幅が、他の前記直線部における線幅よりも大きいことを特徴とする請求項２記載の配線基板。
6. 前記絶縁層が四角形状であり、前記ミアンダ状のパターンは、前記直線部および前記折り返し部が前記絶縁層の外周に対して平行に配置されていることを特徴とする請求項５記載の配線基板。
7. 前記複数の層間のうち１つの層間において、前記線状導体は、前記絶縁基板の側面に面
   した折り返し部を含むパターンで設けられているとともに、前記折り返し部および前記絶縁基板の側面に面した部分における線幅が、他の部分における線幅よりも大きいことを特徴とする請求項１記載の配線基板。
8. 前記線状導体は、少なくとも一部に粒状の絶縁体が厚み方向に入り込んでいることを特徴とする請求項３記載の配線基板。
9. 前記絶縁体が、セラミック粒子であることを特徴とする請求項８記載の配線基板。
10. 前記セラミック粒子が、それぞれ酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、ケイ酸ジルコニウムおよび酸化マグネシウムのうち少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項９記載の配線基板。
11. 請求項１〜請求項１０のいずれかに記載の配線基板と、
    前記線状導体の前記第１端部および前記第２端部にそれぞれ電気的に接続された端子とを備えることを特徴とする測温体。

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