TWI656330B - Temperature sensor component - Google Patents

Abstract

本發明提供一種溫度感測器元件，即便是於長方體形狀之絕緣基板上形成電阻圖案之平板型感測器元件，亦能減小因設置方向而導致之檢測誤差。

本發明之溫度感測器元件1，係於長方體形狀之絕緣基板2之主面2a上形成有以鉑為主成分之電阻圖案3之平板型感測器元件，於覆蓋電阻圖案3之保護膜6上形成接著層7，且絕緣蓋8隔著此接著層7固定成與主面2a對向。絕緣蓋8係具有與絕緣基板2大致相同之平面形狀者，且絕緣基板2與絕緣蓋8係以將熱傳導率作成相同之材料形成。

Description

溫度感測器元件

本發明係涉及一種例如用於測量通過吸氣管之吸入空氣量之空氣感測器之溫度感測器元件，尤其係關於一種於長方體形狀之絕緣基板上形成有以鉑為主成分之電阻圖案之平板型溫度感測器元件。

於汽油引擎等內燃機中，藉由設於吸氣管內之空氣感測器測量吸入空氣量(吸氣量)，藉由將其作為電訊號發送至引擎控制單元(ECU)，來進行對應被引擎吸入之空氣量而噴射燃料之控制。

雖空氣感測器之檢測方式有數種，但其中最為廣泛使用的是被稱為hot wire式(熱線式)者，其具有於吸氣管內配置有鉑元件(鉑熱線)之構造。上述熱線式之空氣感測器，係利用使電流流經鉑熱線從而自身發熱來使溫度上升，在空氣接觸其發熱部而熱量被奪去後，則鉑熱線之電阻發生變化者，並檢測通過鉑熱線之電流量以測量通過之空氣量。

又，若著眼於空氣感測器之構造，則可大分為線圈型元件與平板型元件之兩種。作為線圈型元件，如於專利文獻1所記載，有提出一種於圓柱體狀之陶瓷管兩端部固定引線且於陶瓷管之外周面捲繞作為電阻器之鉑線，並將此鉑線之端部連接於引線者。

另一方面，作為平板型元件，如於專利文獻2所記載，有提出一種於長方體形狀之氧化鋁基板上形成由鉑膜所構成之電阻圖案，且形成連接於電阻圖案兩端之一對端子安裝電極，於此等端子安裝電極分別接合引線並使其導出至外部，並以保護膜覆蓋電阻圖案者。

[先前技術文獻]

[專利文獻]

專利文獻1：日本特開平3-268302號公報

專利文獻2：日本特開平11-121207號公報

由於上述線圈型感測器元件係於圓柱體狀之絕緣基材(ceramic pipe)之外周面捲繞有鉑線(電阻體)之構造，因此，不論其曝於氣流時之設置角度為何，鉑線承受氣流之狀態均不會變化，從而能抑制因設置方向而導致之檢測結果之不均。但，由於在線圈型感測器元件中，鉑線之線圈間隔難以穩定，線圈之紊亂直接關係到電阻值之不均，因此，有難以使品質穩定之製造上之重大問題。

另一方面，由於上述平板型感測器元件，能藉由光刻高精度地形成電阻圖案，因此能容易地製造電阻值無不均之產品。然而，平板型感測器元件中，必須利用由樹脂或玻璃所構成之保護膜覆蓋形成於由氧化鋁等所構成之絕緣基板上之電阻圖案，由於其係藉由熱傳導率有較大差異之材料將電阻圖案夾入之構造，因此，會有因其曝於氣流時之設置角度不同導致被氣流從電阻圖案奪去之熱量發生變化，從而空氣流量之偵測結果產生誤差之問題。

本發明係鑒於此種習知技術之實情而完成者，其目的在於提供一種溫度感測器元件，即便是於長方體形狀之絕緣基板上形成電阻圖案之平板型感測器元件，亦能減小因設置方向同而導致之檢測誤差。

為達成上述目的，本發明之溫度感測器元件，其特徵在於具備：呈長方體形狀之絕緣基板；電阻圖案，形成於前述絕緣基板之主面上且以鉑作為主成分；一對內部電極，連接於前述電阻圖案之兩端部；引線，分別接合於一對前述內部電極且從前述絕緣基板之長邊方向端部往外部突出；保護膜，覆蓋前述電阻圖案；接著層，形成於前述保護膜上；及絕緣蓋，藉由前述接著層固定成與前述主面對向；前述絕緣蓋具有與前述絕緣基板大致相同之平面形狀，且前述絕緣基板與前述絕緣蓋係以相同材料形成。

如此般構成之溫度感測器元件中，由於電阻圖案被夾層於由大致相同之平面形狀所構成之絕緣基板與絕緣蓋間，且此等絕緣基板與絕緣蓋係由將熱傳導率作成相同之材料所形成，因此，即便曝於空氣時之設置角度發生變化，亦能減小因設置方向而導致之檢測誤差。

於上述構成之溫度感測器元件，若將絕緣蓋與接著層加總之厚度尺寸被設定為與絕緣基板之厚度尺寸大致相同，則由於從電阻圖案到絕緣基板之外表面(下面)之距離與從電阻圖案到絕緣蓋之外表面(上面)之距離大致相同，因此，能更加減小因設置方向之不同而導致之檢測誤差。

於此情形，若絕緣基板之沿著短邊方向之寬度尺寸被設定為絕緣基板之厚度尺寸之大致2倍，則由於溫度感測器元件之沿著短邊方向之剖面形狀(橫剖面形狀)為大致正方形，因此，因設置角度之變化而導致之檢測結果之不均被抑制，從而能更加減小檢測誤差。

又，於上述構成之溫度感測器元件，若接著層含有與絕緣基板相同之材料，例如於使用氧化鋁基板作為絕緣基板之情形，若接著層含有氧化鋁，則由於絕緣蓋與接著層之熱傳導率雙方皆為與絕緣基板相同，因此，能更加減小檢測誤差。

又，於上述構成之溫度感測器元件，若於絕緣蓋之內面形成有 以鉑為主成分之第二電阻圖案與連接於第二電阻圖案之兩端部之一對第二內部電極，且引線被夾持於內部電極與第二內部電極之間，則由於絕緣基板與絕緣蓋雙方皆為於內面具有電阻圖案或第二電阻圖案之構造，因此，能更加減小因設置方向之不同而導致之檢測誤差，且能實現電阻值變化減少而長期穩定之溫度感測器元件。

於此情形，若絕緣基板與絕緣蓋之厚度尺寸被設定為大致相同，且電阻圖案與第二電阻圖案被設定為相同之電阻值，則由於具有電阻圖案等之絕緣基板與具有第二電阻圖案等之絕緣蓋為相同構成，因此，可謀求零件之共通化，而且，由於從絕緣基板之外表面(下面)到電阻圖案之距離與從絕緣蓋之外表面(上面)到第二電阻圖案之距離相同，因此，能更加減小因設置方向之不同而導致之檢測誤差。

根據本發明之溫度感測器元件，即便是於長方體形狀之絕緣基板上形成電阻圖案之平板型感測器元件，亦能減小因設置方向而導致之檢測誤差。

1、10‧‧‧溫度感測器元件

2‧‧‧絕緣基板

2a‧‧‧主面

3‧‧‧電阻圖案

3a‧‧‧第二電阻圖案

4‧‧‧內部電極

4a‧‧‧第二內部電極

5‧‧‧引線

6‧‧‧保護膜

6a‧‧‧第二保護膜

7‧‧‧接著層

8‧‧‧絕緣蓋

圖1係本發明之第一實施形態例之溫度感測器元件之縱剖面圖。

圖2係該溫度感測器元件之橫剖面圖。

圖3係沿著圖1之III-III線之剖面圖。

圖4係本發明之第二實施形態例之溫度感測器元件之縱剖面圖。

圖5係沿著圖4之V-V線之剖面圖。

參照圖式說明發明之實施形態，如圖1~圖3所示，本發明之第一實施形態例之溫度感測器元件1係藉由長方體形狀之絕緣基板2、形成於絕緣基板2之主面(表面)2a上之長邊方向中央部之電阻圖案3、以連接於此電阻圖案3之兩端部之方式形成於絕緣基板2之主面2a之長邊方向兩端部之一對內部電極4、接合於此等內部電極4上且往絕緣基板2之外部突出之一對引線5、覆蓋電阻圖案3之保護膜6、形成於保護膜6上之接著層7、及固定成隔著接著層7與絕緣基板2之主面2a對向之絕緣蓋8來構成。

絕緣基板2係由氧化鋁(Al₂O₃)或富鋁紅柱石(Al₆O₁₃Si₂)等所構成之陶瓷基板，於本實施形態之情形，使用純度為99.6%之氧化鋁基板。若設絕緣基板2之沿著長邊方向之長度尺寸為L，沿著短邊方向之寬度尺寸為W，厚度尺寸為T，則將寬度尺寸W設定為厚度尺寸T之大致兩倍(W≒2×T)，絕緣基板2之沿著短邊方向之剖面形狀為長方形。

電阻圖案3係以鉑為主成分(純度99.99%)之薄膜電阻膜，如圖2所示，此電阻圖案3係於絕緣基板2之主面2a之中央部形成為蜿蜒形狀。

一對內部電極4係將含有鉑(含有率約80%)之電極糊網板印刷且使其乾燥而燒成者，此等內部電極4係於主面2a之長邊方向兩端部形成為矩形狀。

一對引線5係鎳芯線之鉑被覆線，此等引線5係藉由焊接接合於對應之內部電極4上。

保護膜6係將結晶化玻璃等玻璃糊網板印刷且使其乾燥而燒成者，雖於圖2省略保護膜6之圖示，但此保護膜6係以覆蓋電阻圖案3整體之方式形成於絕緣基板2之主面2a上。

接著層7係將結晶化玻璃等玻璃糊網板印刷且使其乾燥而燒成者，或將由結晶化玻璃等所構成之接著片燒成者，此接著層7不僅覆蓋保護膜 6，亦覆蓋包含一對內部電極4或引線5、絕緣基板2之主面2a整體。

絕緣蓋8係由和絕緣基板2相同之材料所構成之陶瓷基板，於本實施形態例之情形，使用純度99.6%之氧化鋁基板。雖此絕緣蓋8具有與絕緣基板2相同之平面形狀，但其厚度比絕緣基板2更薄。具體而言，若設絕緣蓋8之厚度尺寸為Ta，接著層7之厚度尺寸為Tb，則將絕緣蓋8之厚度尺寸Ta與接著層7之厚度尺寸Tb加總之尺寸設定為與絕緣基板2之厚度尺寸T大致相同(Ta+Tb≒T)。即，於將形成於絕緣基板2之主面2a上之電阻圖案3與保護膜6作為基準位置之情形，設定為位於其下側之絕緣基板2之厚度尺寸T與將位於上側之接著層7及絕緣蓋8加總之尺寸(Ta+Tb)大致相同。

針對如此般構成之溫度感測器元件1之製造方法進行簡單說明，首先，準備由設有可取多個製品之絕緣基板2之氧化鋁所構成之大片基板。於此大片基板預先將1次分割槽與2次分割槽設為格子狀，藉由兩分割槽劃分之每一個格子為一個量之主面2a。

而且，將鉑以電子束蒸鍍於此大片基板之表面，藉由光刻將其圖案化成蜿蜒形狀而形成電阻圖案3之後，藉由將含有鉑之電極糊網板印刷於大片基板之表面且使其乾燥而燒成，形成連接於電阻圖案3兩端部之內部電極4。其次，藉由將結晶化玻璃等玻璃糊網板印刷且使其乾燥而燒成，形成覆蓋電阻圖案3之保護膜6之後，將大片基板沿著1次分割槽切割(1次切割)而得到長方形狀基板。

其次，藉由焊接將引線5分別接合於在此長方形狀基板之表面兩端部露出之複數個內部電極4之後，形成由結晶化玻璃等所構成之玻璃糊或接著片之接著層7以覆蓋此等保護膜6或引線5。接著，於此接著層7張貼絕緣蓋之後，將接著層7燒成而於長方形狀基板之上面與絕緣蓋一體化。此絕緣蓋係由與大片基板相同之材料(氧化鋁)所構成，且形成為與長方形狀基板相同之形 狀。最後，藉由將一體化後之長方形狀基板與絕緣蓋沿著2次分割槽切割(2次切割)而單片化，從而得到如圖1~圖3所示之溫度感測器元件1。

如以上說明，第一實施形態例之溫度感測器元件1，係於長方體形狀之絕緣基板2之主面2a上形成有以鉑為主成分之電阻圖案3之平板型感測器元件，由於此電阻圖案3係隔著接著層7被夾層於由大致相同之平面形狀所構成之絕緣基板2與絕緣蓋8間，且此等絕緣基板2與絕緣蓋8係由將熱傳導率作成相同之材料所形成，因此，即便曝於氣流時之設置角度發生變化，亦能減小因設置方向之不同而導致之檢測誤差。

又，於第一實施形態例之溫度感測器元件1中，由於將絕緣蓋8之厚度尺寸Ta與接著層7之厚度尺寸Tb加總之尺寸設定為與絕緣基板2之厚度尺寸T大致相同(Ta+Tb≒T)，從而從電阻圖案3到絕緣基板2之下面之距離與從電阻圖案3到絕緣蓋8之上面之距離大致相同，因此，能更加減小因設置方向之不同而導致之檢測誤差。而且，由於絕緣基板2之沿著短邊方向之寬度尺寸W被設定為厚度尺寸T之大致2倍(W≒2×T)，從而溫度感測器元件1之沿著短邊方向之剖面形狀(橫斷面形狀)為大致正方形，因此，因設置角度之變化而導致之檢測結果之不均亦被抑制，從而能更加減小檢測誤差。

又，於第一實施形態例之溫度感測器元件1中，由於接著層7含有與絕緣基板2(氧化鋁基板)相同材料之氧化鋁，則不僅絕緣蓋8，接著層7之熱傳導率亦與絕緣基板2相同，因此，能更加減小檢測誤差。此外，於使用氧化鋁以外之絕緣基板2之情形，例如，於使用由富鋁紅柱石或二氧化鋯所構成之絕緣基板2之情形，若使接著層7含有此等材料則可得到同樣效果。

其次，參照圖4與圖5，說明本發明之第二實施形態例之溫度感測器元件10。此外，於圖4與圖5，藉由對與圖1~圖3對應之部分附上相同符號來適當省略重復說明。

第二實施形態例之溫度感測器元件10與第一實施形態例之溫度感測器元件1之不同點在於，與形成於絕緣基板2之主面(表面)2a上之電阻圖案3或內部電極4相同之構成亦形成於絕緣蓋8之內面(下面)，除此以外之構成基本上相同。即，於絕緣蓋8之內面形成有以鉑作為主成分之第二電阻圖案3a、覆蓋第二電阻圖案3a之第二保護膜6a、及連接於第二電阻圖案3a兩端部之一對第二內部電極4a，藉由利用接著層7將此種絕緣蓋8固定於絕緣基板2，使一對引線5被夾持於絕緣基板2側之內部電極4與絕緣蓋8側之第二內部電極4a之間。此處，絕緣基板2與絕緣蓋8之厚度尺寸被設定為相同，電阻圖案3與第二電阻圖案3a之電阻值被設定為相同。

於如此般構成之第二實施形態例之溫度感測器元件10中，由於在絕緣蓋8之內面形成有第二電阻圖案3a與一對第二內部電極4a及第二保護膜6a，且一對引線5被夾持於內部電極4與第二內部電極4a之間，因此，絕緣基板2與絕緣蓋8雙方皆為於內面具有電阻圖案3或第二電阻圖案3a之構造，從而能更加減小因設置方向之不同而導致之檢測誤差，且能實現電阻值變化減少而長期穩定之溫度感測器元件。

又，於第二實施形態例之溫度感測器元件10中，由於絕緣基板2與絕緣蓋8之厚度尺寸被設定為相同，且電阻圖案3與第二電阻圖案3a之電阻值亦被設定為相同，因此，具有電阻圖案3等之下側的絕緣基板2與具有第二電阻圖案3a等之上側的絕緣蓋8為相同構成，從而可謀求零件之共通化，而且，由於從絕緣基板2之外表面(下面)到電阻圖案3之距離與從絕緣蓋8之外表面(上面)到第二電阻圖案3a之距離相同，因此，能更加減小因設置方向之不同而導致之檢測誤差。

Claims (6)

1. 一種溫度感測器元件，其特徵在於具備：長方體形狀之絕緣基板；電阻圖案，形成於前述絕緣基板之主面上且以鉑作為主成分；一對內部電極，連接於前述電阻圖案之兩端部；引線，分別接合於一對前述內部電極且從前述絕緣基板之長邊方向端部往外部突出；保護膜，覆蓋前述電阻圖案；接著層，形成於前述保護膜上；及絕緣蓋，藉由前述接著層固定成與前述主面對向；前述絕緣蓋具有與前述絕緣基板大致相同之平面形狀以覆蓋前述絕緣基板之主面整體，且前述絕緣基板與前述絕緣蓋係以相同材料形成。
2. 如請求項1所述之溫度感測器元件，其中，將前述絕緣蓋與前述接著層加總之厚度尺寸被設定為與前述絕緣基板之厚度尺寸大致相同。
3. 如請求項2所述之溫度感測器元件，其中，前述絕緣基板之沿著短邊方向之寬度尺寸被設定為前述絕緣基板之厚度尺寸之大致2倍。
4. 如請求項1所述之溫度感測器元件，其中，前述接著層含有與前述絕緣基板相同之材料。
5. 如請求項1所述之溫度感測器元件，其中，於前述絕緣蓋之內面形成有以鉑為主成分之第二電阻圖案與連接於前述第二電阻圖案之兩端部之一對第二內部電極，且前述引線被夾持於前述內部電極與前述第二內部電極之間。
6. 如請求項5所述之溫度感測器元件，其中，前述絕緣基板與前述絕緣蓋之厚度尺寸被設定為大致相同，且前述電阻圖案與前述第二電阻圖案被設定為相同之電阻值。