JPS589371B2 - 温度検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は温度検出装置に関し、小形で薄形の形状を有し
且つ応答特性の良好な温度検出装置を提供するものであ
る。

温度検出素子としては従来から種々のものがあり、代表
的なものはサーミスタ、熱電対等であるが、近年小形化
、特性的な面で優れた薄形チップ形状を有する素子が開
発されて来た。

この代表的なものは例えばＳｉＣ蒸着膜の抵抗の温度特
性を利用したもの、あるいはダイオードの順方向電圧の
立上りの温度特性を利用したものである。

このチップ形の素子の電極は通常面積的に小さいこと、
材質がＡｌであることなどから半田付けが不町能であり
、ワイヤボンデイングにより素子と外部電極が接続され
ている。

しかるに、ワイヤボンデイングの難点は次の諸点である
。

すなわち、外部電極と素子とを接続するワイヤーは素子
の端部に接触しない様にするためループ形状をなす。

この形状のものにおいて機械的伝導性を保持するために
は、キャップをかぶせるか、樹脂でモールドするかいず
れかが必要である。

このとき前述のループがあるため充分深いキャップかあ
るいは厚い樹脂のモールドが必要となる。

そのため小形、薄形に一つの特長を有するチップ形の素
子の特質をなくしてしまうことになる。

次に素子自体が小さいためワイヤを伝って外部電極への
熱伝導を無視串来なくなることである。

ワイヤの材質はＡｕ，Ａｌなどの熱的良導体であり、そ
の長さは極めて短かい。

従って素子に伝わった熱は外部電極へ逃げ易く温度検出
装置としては熱的応答性が悪くなる。

更にワイヤボンディングする際、素子をあらかじめ基板
上に固定する必要があり、ワイヤボンドするだめの制約
に例えば基板の材質、厚み等があり、これは熱的応答性
から来る好ましい条件と必らずしも一致しない。

例えば熱的応答性から見れば素子裏面に固定される基板
は薄いもの程良いという条件にもかかわらず、ワイヤボ
ンディングする際に力が加わるため変形を起し余り薄く
することが出来ないなどである。

本発明はこのような検討にもとづいてなされたものでワ
イヤボンデイングを施すことなく、薄形の温度検出装置
を実現することともに、熱的応答性が良くまたその製造
も容易なものとすることを特徴とするものである。

本発明の構成を第１，２図に示す実施例に沿って説明す
る。

第２図は第１図のＡ − Ａ′線断面図である。

１は温度検出素子を固着保持するフレームで、フレーム
１の先端部に窓部２があけてある。

この窓部２の大きさは温度検出素子より若干大きめであ
り、この窓部に薄形チップ状の温度検出素子が位置して
いる。

フレーム１の材質は金属あるいは耐熱性の樹脂フイルム
である。

またその厚みは素子３より若干厚めであり、たとえば１
００〜２００μｍである。

このフレーム１の主面には、樹脂フイルム４が接着層５
を介して続着されている。

樹脂フイルム４の代表的な材質はたとえばポリイミドで
あり、接着材となる接着層はＦＥＰあるいはエホキシ樹
脂よりなる。

またこの樹脂フイルム４の厚みは１５μｍ〜５０μｍで
あり、主として後述する貫通孔の形状寸法により決定さ
れる。

素子３の表面の電極７上の樹脂フイルムには貫通孔８８
′が形成されている。

そして、フイルム４の接着面と反対側の表面には選択的
に配線パターン９，９労形成されており、配線パターン
９，９′と素子３の電極７とが貫通孔８を介して電気的
に接続されている。

すなわち、電極７に対応する位置に設けられた貫通孔８
，８′にて電気的接続が行われている。

また、素子３は窓部２において前述の接着層５にてフイ
ルム４の主面に固着されており、たとえば素子３をその
電極７を貫通孔８に対応させて接着したのち、配線パタ
ーン９，９′を形成すれば、貫通孔８，８′を介して電
極７と配線パターンとの電気的接続が可能となる。

なお、この工程は、あらかじめフイルムに配線パターン
を形成しておいて素子３を接着したのち、貫通孔８，８
′に半田を充填して接続する方法、あるいは素子３を接
着したのち、フイルム４の全面に蒸着あるいは鍍金しそ
のあと選択エッチングにより配線パターンを形成する方
法を用いてもよい。

この場合配線パターンとしてはＣｒ，Ｃｕの二層配線が
密着性の点から適当である。

さらに、貫通孔８，８′の大きさが比較的大きい場合は
フイルムを厚くシ、逆の場合は薄くすればよい。

まだ貫通孔８，８′は電気的接続を確実とするだめ図の
ようにテーパー形状を有することが望ましい。

１０は素子３の裏面に接着固定されている金属板で、外
部からの熱を素子３に伝える熱伝導体の役目をするもの
である。

すなわち、金属板１０は半田層１１等で素子３に直接固
着され、被測定物の表面に当接される。

半田層１１も熱伝導性を良くするために薄い半田層が適
当で、たとえば素子３がＳｉ素子の場合はＮｉ一半田層
あるいはＣｒ−Ｃｕ一半田層が適当である。

なお、素子３としては、Ｓｉ基板上にＳｉＣ薄膜を形成
した薄型状チップが好都合である。

そして１０の材質としては酸化されにくい材質が望まし
く、特に被測定物が人体である場合にはＮｉなどが適当
であるとともに、１０は最後に取りつければよく形状、
材質等は任意に取り換えが可能である。

１２ぱ薄い表面保護膜でエポキシ、シリコンあるいはパ
リレン被膜等の熱的に不良導体が適当である。

なお、この保護膜には第１図では省略している。

以上説明した温度検出装置はいわゆるワイヤボンデイン
グを用いていないため非常に薄形の装置とすることがで
き、熱的応答性が極めて良好となる。

なお、電極部より配線パターンを通じての放熱が問題と
なるが、これは配線パターンの厚み、長さ、巾が容易に
制御できるため、熱的応答特性を容易に変化でき良好な
性能を発揮させることができる。

また、被測定物に接する金属板１０は最終工程で付けれ
ばよく、１０以外は全く共用が可能となり、コスト低下
、用途の拡大を容易に行うことができる。

以上のように本発明の温度検出装置は、先端部に窓部を
有するフレームの表面に配線を有し且つ前記窓部に対応
する位置に貫通孔を有する絶縁フイルム、および表面に
電極を有し且つ裏面に熱的良導体により金属板が固定さ
れた温度検出素子よりなり、前記フイルムが前記フレー
ムに接着固定されるとともに前記温度検出素子がフィル
ムに接着固定され、前記貫通孔を介して素子とフイルム
上の配線とが電気的に接続されているもので、薄形で高
性能かつ用途範囲が広く製造の容易な温度検出装置の実
現に大きく寄与するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例にかかる温度検出装置の要部
正面構造図、第２図は第１図のＡ − Ａ篠断面図であ
る。 １・・・・・・フレーム、２・・・・・・窓部、３・・
・・・・温度検出素子、４・・・・・・樹脂フイルム、
５・・・・・・ＦＥＰフイルム（接着層）、７・・・・
・・電極、８，８’−・・・・・貫通孔、９．９’・・
・・・配線パターン、１０・・・・・・金属板、１１・
・・・・・半田層、１２・・・・・・保護被膜。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 先端部に窓部を有するフレームと、このフレームの
   表面に一方の主面が固着され、他方の主面に配線が形成
   されるとともに前記窓部に対応する位置に貫通孔を有す
   る絶縁樹脂フイルムと、前記窓部に配置され前記フィル
   ムの一方の主面に接着固定された温度検出素子と、前記
   貫通孔部に位置し前記配線と前記貫通孔を介して接続さ
   れた前記温度検出素子の表面電極と、前記素子の裏面に
   固定された熱伝導体とを備えたことを特徴とする温度検
   出装置。 ２ 温度検出素子が薄形チップ形状をなすことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載の温度検出装置。 ３ 貫通孔がテーパー形状をなすことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項に記載の温度検出装置。 ４ フイルムの他方の主面に表面保護樹脂膜が形成され
   てなることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
   温度検出装置。