JPH10170348A

JPH10170348A - 温度センサ及びその製造方法

Info

Publication number: JPH10170348A
Application number: JP8340591A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Osada; 慎一長田; Junichi Saito; 順一斉藤
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1996-12-04
Filing date: 1996-12-04
Publication date: 1998-06-26

Abstract

(57)【要約】【課題】小型、高抵抗で、製造が容易な温度センサ及
びその製造方法を提供する。【解決手段】基板１の表裏両面側に感温抵抗体回路２
ａ，２ｂを配設するとともに、基板１の表裏両面側に配
設された２つの感温抵抗体回路２ａ，２ｂをスルーホー
ル４ａ，４ｂにより接続して一つの感温抵抗体回路を構
成する。また、前記基板に感温抵抗体回路と同一のパタ
ーンで表面活性剤を塗布して無電解メッキを行うことに
より表面活性剤を塗布した部分に抵抗膜を成膜させる。
また、あらかじめスルーホール用の穴が形成された基板
を用い、その両面に感温抵抗体回路と同一のパターンで
表面活性剤を塗布するとともに、スルーホール内にも表
面活性剤を塗布し、無電解メッキを行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、温度センサに関
し、詳しくは、基板上に感温抵抗体膜を配設してなる温
度センサ及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】基体の
表面に感温抵抗体膜を配設してなる膜式温度センサとし
ては、円柱状の基体表面に感温抵抗体膜を配設した円柱
型温度センサや、平板状の基体（基板）上に感温抵抗体
膜を配設した平板型温度センサなどが製品化されてい
る。そして、感温抵抗体膜としては、白金膜やニッケル
膜、あるいは、ニッケルや鉄などの合金膜が一般的に使
用されている。

【０００３】ところで、このタイプの温度センサの抵抗
値（Ｒ）は、感温抵抗体膜の比抵抗をρ、感温抵抗回路
の長さ（回路長）をＬ、感温抵抗回路の幅（回路幅）を
ｗ、感温抵抗体膜の膜厚をｔとすると、次の式(1) で表
される。Ｒ＝ρ×Ｌ／（ｗ×ｔ）…………(1)

【０００４】そして、上記のような温度センサにおいて
は、抵抗値（Ｒ）の値が大きくなると、リード線抵抗の影響を受けにくくなる、出力信号を大きくとることが可能になるなどのメリットが得られることから、抵抗値（Ｒ）は温
度センサの特性のうちでも重要な特性とされている。

【０００５】この抵抗値（Ｒ）を大きくするためには、
上記の式(1) より、感温抵抗体膜の比抵抗ρと回路長Ｌ
を大きくし、回路幅ｗと膜厚ｔを小さくすればよいこと
がわかるが、ρは感温抵抗膜材料によりほぼ定まり、白
金の場合、１０〜１２×１０^-8Ω・cm、ニッケルの場
合、７〜９×１０^-8Ω・cmとなる。なお、上記のρのば
らつきは、膜材料の純度や感温膜の形成条件などに起因
するものである。

【０００６】また、膜厚ｔに関しては、一般的に、スパ
ッタや蒸着などのいわゆる薄膜形成方法では０．１〜数
μm、スクリーン印刷などの印刷方法では１〜数十μmの
範囲が膜厚調整の限界である。したがって、抵抗値
（Ｒ）を大きくするために膜厚ｔを小さくする場合に、
膜厚ｔを０．１μmより小さくすることは、感温抵抗膜
の特性の安定性や信頼性、製造上の歩留まりなどの点で
実用的ではない。

【０００７】したがって、抵抗値（Ｒ）を大きくするた
めには、回路長Ｌを大きくするか、回路幅ｗを小さくす
ることが必要になるが、回路幅ｗに関しては、現在の微
細加工技術では、レーザ加工法で１０〜２０μm、ドラ
イエッチング法で１μm程度が限界になっている。その
ため、さらに抵抗値（Ｒ）を大きくするためには、回路
長Ｌを長くする、すなわち感温抵抗体回路を形成する面
積を広くすることが必要となる。

【０００８】そこで、円柱状の基体表面に感温抵抗体回
路を形成して、素子表面を広く利用できるようにした上
述の円柱型温度センサが提案されているのであるが、円
柱型温度センサでは、感温抵抗体回路が形成される基体
の表面が３次元面であるため、ドライエッチングなどの
方法を用いることが事実上できず、また、レーザ加工法
を用いた場合にも基体を回転させながら順送し、回路形
成することが必要になるため、平板型温度センサに比べ
て製造方法が複雑になり、製造コストの増大や製品の大
型化を招くという問題点がある。

【０００９】本願発明は、上記問題点を解決するもので
あり、小型、高抵抗で、複雑な製造工程を必要としない
温度センサ及びその製造方法を提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本願発明の温度センサは、基板の表裏両面側に感温
抵抗体回路が配設されているとともに、前記基板の表裏
両面側に配設された２つの感温抵抗体回路がスルーホー
ルにより接続されて一つの感温抵抗体回路が形成されて
いることを特徴としている。

【００１１】また、前記感温抵抗体回路の一部をトリミ
ングすることにより抵抗値の微調整が行われていること
を特徴としている。

【００１２】また、本願発明の温度センサの製造方法
は、上記本願発明の温度センサを製造する方法であっ
て、前記基板に前記感温抵抗体回路と同一のパターンで
表面活性剤を付与して無電解メッキを行い、前記基板の
表面活性剤を付与した部分に抵抗体膜を成膜させること
により前記感温抵抗体回路を形成することを特徴として
いる。

【００１３】また、本願発明の温度センサの製造方法
は、前記基板として、あらかじめスルーホール用の穴が
形成された基板を用い、その両面に前記感温抵抗体回路
と同一のパターンで表面活性剤を付与するとともに、前
記スルーホール用の穴の内周面にも表面活性剤を付与し
た後、無電解メッキを行うことにより、前記基板の表裏
両面側への感温抵抗体回路の形成と前記スルーホール用
の穴の内周面への抵抗体膜の形成を同時に行い、内周面
に抵抗体膜が形成されたスルーホールにより前記基板の
表裏両面側の２つの感温抵抗体回路を接続して一つの感
温抵抗体回路を形成するようにしたことを特徴としてい
る。

【００１４】また、本願発明の温度センサの製造方法
は、前記感温抵抗体回路の一部をレーザ加工法によりト
リミングして抵抗値の微調整を行うことを特徴としてい
る。

【００１５】

【作用】本発明の温度センサにおいては、基板の表裏両
面側に配設された２つの感温抵抗体回路をスルーホール
により接続して一つの感温抵抗体回路を構成するように
しているので、複雑な製造工程を必要とすることなく、
基板の両面を有効に利用して、小型で、感温抵抗体回路
の回路長が長く抵抗値の高い温度センサを得ることがで
きるようになる。

【００１６】また、前記感温抵抗体回路の一部をトリミ
ングすることにより、抵抗値の微調整が可能になり、所
望の特性を実現することが可能になる。

【００１７】また、本願発明の温度センサの製造方法
は、基板に、感温抵抗体回路と同じパターンとなるよう
に表面活性剤を付与した後、無電解メッキを行って基板
に抵抗体回路を形成するようにしているので、無電解メ
ッキのみで感温抵抗体回路パターンを形成することが可
能になり、回路形成のために、エッチングやレーザ加工
などを行う工程を不要にして、効率よく感温抵抗体回路
を形成することが可能になる。なお、本願発明の温度セ
ンサの製造方法において用いることが可能な表面活性剤
の種類には特別の制約はなく、パラジウム、白金、金な
どを主成分とする表面活性剤を用いることが可能であ
る。

【００１８】また、基板の両面に感温抵抗体回路と同一
のパターンで表面活性剤を付与するとともに、スルーホ
ール内にも表面活性剤を付与した後、無電解メッキを行
うようにした場合、前記基板の表裏両面側への感温抵抗
体回路の形成と前記スルーホールの穴の内周面への抵抗
体膜の形成を同時に行うことが可能になり、製造工程を
大幅に簡略化して、製造コストの低減を図ることが可能
になる。

【００１９】また、感温抵抗体回路の一部をレーザ加工
法によりトリミングするようにした場合、正確なトリミ
ングを容易に行うことが可能になり、抵抗値の微調整を
確実に行うことができるようになる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本願発明の実施の形態を示
してその特徴とするところをさらに詳しく説明する。

【００２１】［実施形態１］図１(ａ)は本願発明の一実
施形態にかかる平板型の温度センサの表面側の構成を示
す斜視図、図１(ｂ)はその裏面側の構成を示す斜視図、
図２は図１のII−II線断面である。

【００２２】この温度センサは、図１(ａ)，(ｂ)，及び
図２に示すように、基板１の表裏両面に感温抵抗体回路
２ａ，２ｂを配設してなる素子１０の一方の面（感温抵
抗体回路２ａが形成された方の面（図１(ａ)）の上側の
面であって、以下「表面」ともいう）の長手方向一端側
に一対のリード線３ａ，３ｂが配設された構造を有して
いる。そして、表裏両主面側に配設された感温抵抗体回
路２ａ，２ｂは、基板１の長手方向両端側に形成された
スルーホール４ａ，４ｂにより電気的に接続され、一つ
の感温抵抗体回路を形成している。

【００２３】なお、この温度センサにおいては、基板１
として、例えば、アルミナ、ジルコニア、ガラスなどか
ら形成された厚さ０．３mmの基板が用いられている。

【００２４】また、感温抵抗体回路２ａ，２ｂは、例え
ば、白金膜から形成されている。また、基板１の一方の
主面（表面）に形成された感温抵抗体回路２ａには、図
１(ａ)に示すように、回路長を長くするためのスリット
（抵抗体膜が形成されていない部分）５が所定の位置に
形成されている。また、基板１の一方の主面のリード線
３ａ，３ｂが取り付けられた方の端部には、２つのリー
ド線３ａ，３ｂが表面側の感温抵抗体回路２ａを介して
短絡してしまわないように、スリット５ａが形成されて
いる。また、一方の感温抵抗体回路２ｂは、図１(ｂ)に
示すように、基板１の他方の主面（裏面）に形成されて
おり、スルーホール４ａ，４ｂを介して基板の表面側に
形成された感温抵抗体回路２ａと接続されている。ま
た、感温抵抗体回路２ｂにも、図１(ｂ)に示すように、
回路長を長くするためのスリット５が形成されている。

【００２５】また、スルーホール４ａ，４ｂは、その直
径が０．１〜０．２mmであり、図２に示すように、内部
には感温抵抗回路２ａ，２ｂを構成する抵抗体膜と同じ
抵抗体膜２（図２）が配設されている。

【００２６】また、上記リード線３ａ，３ｂは、感温抵
抗体回路２ａ上に溶接、ボンディング、はんだ付け導電
性接着剤による接着などの方法で取り付けられている。
なお、リード線３ａ，３ｂを取り付ける取付部の、感温
抵抗体膜の上層側又は下層側に、同種又は異種の金属
膜、又は合金膜（例えば、白金、金、パラジウム、銀又
はこれらの合金）を形成して、リード線３ａ，３ｂの接
合強度の向上を図ることも可能である。

【００２７】上記のように構成された温度センサにおい
ては、リード線３ａからの信号は、一方のスルーホール
４ａから裏面側の感温抵抗体回路２ｂに流れ、さらに他
方のスルーホール４ｂから表面側の感温抵抗体回路２ａ
を通り、リード線３ｂに流れる。したがって、基板の一
方の面にのみ感温抵抗体回路を配設するようにした従来
の温度センサに比べて、基板の寸法を同一とした場合の
回路長を約２倍にすることが可能になり、抵抗値を大幅
に増大させることが可能になる。

【００２８】次に、上記温度センサの製造方法について
説明する。図３(ａ)，(ｂ)は感温抵抗体回路の形成方法
の一例を示す図であり、図３(ａ)は、多数の素子が切り
出される、一辺の長さが２〜３インチの親基板を示す
図、図３(ｂ)は親基板に表面活性剤を所定のパターンで
塗布した状態を示す図である。なお、親基板１１にはあ
らかじめ所定の位置にスルーホール用の穴（図示せず）
が形成されている。この親基板１１に感温抵抗体回路を
形成するにあたっては、まず、親基板１１を酸洗し、脱
脂した後、その表裏両面に、スクリーン印刷法により、
形成しようとする感温抵抗体回路パターンと同じパター
ンに表面活性剤（この実施形態ではパラジウム有機金属
ペーストの活性剤）１２を塗布する（図３(ｂ)）。な
お、このとき、スルーホール用の穴の内周面にも表面活
性剤を付着させる。それから、親基板１１に無電解メッ
キを施して、表面活性剤１２を塗布した部分にメッキ膜
（この実施形態では白金膜）を付着させることにより、
親基板１１の表裏両面に感温抵抗体回路（抵抗体膜）を
形成するとともに、スルーホール用の穴の内周面にも抵
抗体膜を成膜させる。

【００２９】それから、感温抵抗体回路が形成された親
基板１１を所定の温度で熱処理（焼成）し、レーザトリ
ミングを行った後、切断ラインＬ（図３(ａ)，(ｂ)）に
沿ってカットし、個々の素子１０を切り出す。そして、
素子１０の所定の位置にリード線３ａ，３ｂ（図１）を
取り付け、外装用の樹脂で外部コートを行うことによ
り、図１，図２に示すような温度センサが得られる。図
１，図２においては、外部コートの図示を省略してい
る。

【００３０】なお、焼成後のトリミングは、レーザ加工
法により、所定のトリミングラインに沿って感温抵抗体
回路の一部を切断することにより行う。図４にレーザト
リミングを行った温度センサを示す。なお、図４は、所
定のトリミングラインＴに沿って、感温抵抗体回路２ａ
の一部をレーザトリミングして抵抗値の微調整を行った
状態を示している。この場合、トリミングの距離が長く
なるほど高抵抗となる。

【００３１】上記実施形態の温度センサの製造方法にお
いては、親基板１１に、感温抵抗体回路２ａ，２ｂ（図
１）と同じパターンで表面活性剤１２（図３(ｂ)）を塗
布した後、無電解メッキを行って親基板１１の表裏両面
側の感温抵抗体回路を形成するようにしているので、エ
ッチングやレーザ加工などの回路形成のための加工工程
を必要とすることなく無電解メッキのみで感温抵抗体回
路を形成することが可能になり、効率よく基板の表裏両
面側に感温抵抗体回路が形成された温度センサを製造す
ることができる。また、親基板の表裏両面側への感温抵
抗体回路の形成とスルーホール用の穴の内周面への抵抗
体膜の形成が同時に行われるため、製造工程を大幅に簡
略化して、製造コストの低減を図ることが可能になる。

【００３２】また、上述のように、レーザ加工法によ
り、感温抵抗体回路のトリミングを行うことにより、感
温抵抗体回路を構成する抵抗体膜の膜質や製造工程で生
じた感温抵抗体回路パターンの寸法のばらつきや位置ず
れなどに伴う抵抗値のばらつきを精度よく修正して、所
望の抵抗値を有する温度センサを確実に製造することが
できる。

【００３３】［実施形態２］また、図５(ａ)は本願発明
の他の実施形態にかかる平板型の温度センサの表面側の
構成を示す斜視図、図５(ｂ)はその裏面側の構成を示す
斜視図である。この実施形態の温度センサは、図５
(ａ)，(ｂ)に示すように、基板２１の表裏両面側に感温
抵抗体回路２２ａ，２２ｂが配設された素子３０の表面
側の長手方向一端側に一方のリード線２３ａが取り付け
られ、他端側に他方のリード線２３ｂが取り付けられ
た、いわゆるアキシャルタイプの温度センサである。そ
して、表裏両面側の感温抵抗体回路２２ａ，２２ｂは、
スルーホール２４ａ，２４ｂにより接続され、一つの感
温抵抗体回路を形成している。また、基板２１の表面側
のリード線２３ｂが取り付けられた方の端部には、２つ
のリード線２３ａ，２３ｂが表面側の感温抵抗体回路２
２ａを介して短絡してしまわないように、スリット２５
ａが形成されている。

【００３４】したがって、この実施形態の温度センサに
おいては、リード線２３ａからの信号は、表面側の感温
抵抗体回路２２ａを流れ、一方のスルーホール２４ａか
ら裏面側の感温抵抗体回路２２ｂに流れ、さらに他方の
スルーホール４ｂから表面側に戻ってリード線２３ｂに
流れる。

【００３５】この実施形態２の温度センサの場合にも、
上記実施形態１の温度センサの場合と同様に、基板の一
方の面にのみ感温抵抗体回路を配設するようにした従来
の温度センサに比べて、基板の寸法を同一とした場合の
回路長を約２倍にすることが可能になり、抵抗値を大幅
に増大させることが可能になる。

【００３６】なお、本願発明は上記実施形態に限定され
るものではなく、基板の具体的な形状、感温抵抗体回路
のパターン、スルーホールの配設位置、感温抵抗体回路
の一部をトリミングする場合のトリミング位置、無電解
メッキ工程の具体的な条件、表面活性剤の種類や、感温
抵抗体回路として形成すべき抵抗体膜の構成材料（メッ
キ膜材料）の種類、レーザ加工法によるトリミングの条
件などに関し、発明の要旨の範囲内において、種々の応
用、変形を加えることが可能である。

【００３７】

【発明の効果】上述のように、本願発明の温度センサ
は、基板の表裏両面側に配設された２つの感温抵抗体回
路をスルーホールにより接続して一つの感温抵抗体回路
を構成するようにしているので、複雑な製造工程を必要
とすることなく、基板の両面を有効に利用して、小型
で、感温抵抗体回路の回路長が長く抵抗値の高い温度セ
ンサを得ることができる。

【００３８】また、前記感温抵抗体回路の一部をトリミ
ングすることにより、抵抗値の微調整が可能になり、所
望の特性を実現することが可能になる。

【００３９】また、本願発明の温度センサの製造方法
は、基板に、感温抵抗体回路と同じパターンとなるよう
に表面活性剤を付与した後、無電解メッキを行って基板
に抵抗体回路を形成するようにしているので、無電解メ
ッキのみで感温抵抗体回路パターンを形成することが可
能になり、回路形成のためにエッチングやレーザ加工な
どを行う工程が不要になることから、製造工程を簡略化
してコストの低減を図ることができる。

【００４０】また、基板の両面に感温抵抗体回路と同一
のパターンで表面活性剤を付与するとともに、スルーホ
ール内にも表面活性剤を付与した後、無電解メッキを行
うようにした場合、前記基板の表裏両面側への感温抵抗
体回路の形成と前記スルーホールの穴の内周面への抵抗
体膜の形成を同時に行うことが可能になり、製造工程を
大幅に簡略化して、製造コストの低減を図ることが可能
になる。

【００４１】また、感温抵抗体回路の一部をレーザ加工
法によりトリミングするようにした場合、正確なトリミ
ングを容易に行うことが可能になり、所望の抵抗値を有
する小型、高性能の温度センサを得ることが可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】(ａ)は本願発明の一実施形態にかかる温度セン
サの表面側の構成を示す斜視図、(ｂ)はその裏面側の構
成を示す斜視図である。

【図２】図１(ａ)のII−II線断面図である。

【図３】感温抵抗体回路の形成方法の一例を示す図であ
り、(ａ)は親基板を示す斜視図、(ｂ)は親基板に表面活
性剤を付与した状態を示す斜視図である。

【図４】本願発明の一実施例にかかるトリミングされた
温度センサを示す斜視図である。

【図５】(ａ)は本願発明の他の実施形態にかかる温度セ
ンサの表面側の構成を示す斜視図、(ｂ)はその裏面側の
構成を示す斜視図である。

【符号の説明】

１，２１基板２抵抗体膜２ａ，２ｂ，２２ａ，２２ｂ抵抗体回路３ａ，３ｂ，２３ａ，２３ｂリード線４ａ，４ｂ，２４ａ，２４ｂスルーホール５，５ａ，２５，２５ａスリット１０，３０素子１１親基板１２表面活性剤Ｔトリミングライン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板の表裏両面側に感温抵抗体回路が配設
されているとともに、前記基板の表裏両面側に配設された２つの感温抵抗体回
路がスルーホールにより接続されて一つの感温抵抗体回
路が形成されていることを特徴とする温度センサ。
【請求項２】前記感温抵抗体回路の一部をトリミングす
ることにより抵抗値の微調整が行われていることを特徴
とする請求項１記載の温度センサ。
【請求項３】請求項１記載の温度センサを製造する方法
であって、前記基板に前記感温抵抗体回路と同一のパターンで表面
活性剤を付与して無電解メッキを行い、前記基板の表面
活性剤を付与した部分に抵抗体膜を成膜させることによ
り前記感温抵抗体回路を形成することを特徴とする温度
センサの製造方法。
【請求項４】前記基板として、あらかじめスルーホール
用の穴が形成された基板を用い、その両面に前記感温抵
抗体回路と同一のパターンで表面活性剤を付与するとと
もに、前記スルーホール用の穴の内周面にも表面活性剤
を付与した後、無電解メッキを行うことにより、前記基
板の表裏両面側への感温抵抗体回路の形成と前記スルー
ホール用の穴の内周面への抵抗体膜の形成を同時に行
い、内周面に抵抗体膜が形成されたスルーホールにより
前記基板の表裏両面側の２つの感温抵抗体回路を接続し
て一つの感温抵抗体回路を形成するようにしたことを特
徴とする請求項３記載の温度センサの製造方法。
【請求項５】前記感温抵抗体回路の一部をレーザ加工法
によりトリミングして抵抗値の微調整を行うことを特徴
とする請求項３又は４記載の温度センサの製造方法。