WO2015104868A1 - 温度センサ - Google Patents

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WO2015104868A1
WO2015104868A1 PCT/JP2014/073930 JP2014073930W WO2015104868A1 WO 2015104868 A1 WO2015104868 A1 WO 2015104868A1 JP 2014073930 W JP2014073930 W JP 2014073930W WO 2015104868 A1 WO2015104868 A1 WO 2015104868A1
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WO
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main surface
thermistor
temperature sensor
circuit board
base
Prior art date
Application number
PCT/JP2014/073930
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English (en)
French (fr)
Inventor
三浦　忠将
耕市 山田
Original Assignee
株式会社村田製作所
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Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社村田製作所 filed Critical 株式会社村田製作所
Priority to CN201490001307.7U priority Critical patent/CN206179618U/zh
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C1/00—Details
    • H01C1/01—Mounting; Supporting
    • H01C1/012—Mounting; Supporting the base extending along and imparting rigidity or reinforcement to the resistive element
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
    • H01C7/008—Thermistors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
    • H01C7/02—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having positive temperature coefficient
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
    • H01C7/04—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having negative temperature coefficient

Definitions

  • the present invention relates to a temperature sensor that includes a thermistor element and can be mounted on a circuit board.
  • This temperature sensor includes a flexible tape. On the surface of the flexible tape, two lead wires made of metal foil are extended side by side in parallel. A thermistor element is provided at one end of both lead wires. In addition, a resin coating is applied so as to cover most of both lead wires and the thermistor element. Further, the other ends of both the lead wires are exposed without being coated with a resin so that the temperature sensor can be mounted on the circuit board.
  • the temperature sensor is mounted on a circuit board together with various electronic circuits. Specifically, the other ends of both lead wires are joined to a land electrode formed on the circuit board.
  • the thermistor element is arranged so as to be in direct contact with an object to be temperature-detected. In addition, the thermistor element may be disposed so as to be close to an object or space that is a temperature detection target. When the temperature of the detection target changes, the resistance value of the thermistor element changes. At this time, if power is supplied to the thermistor element, a voltage having a value correlated with the temperature of the detection target appears between the other ends of both lead wires.
  • the temperature sensor is mounted on the circuit board and detects the temperature of the target around it when it is actually used.
  • the temperature sensor may not be easily mounted on the circuit board during manufacture due to the influence of the long flexible tape.
  • an object of the present invention is to provide a temperature sensor that can be easily mounted on a circuit board.
  • one aspect of the present invention is a temperature sensor capable of detecting a temperature at a position away from the surface of a circuit board, and having a first main surface and a second main surface facing each other.
  • a plurality of wiring conductors extending between the first main surface and the second main surface, wherein a plurality of land electrodes formed on the surface, and at least an end portion on the first main surface side
  • a thermistor having a plurality of electrically connectable wiring conductors and a third main surface and a fourth main surface facing each other, wherein the third main surface substantially faces the second main surface.
  • the temperature sensor can be easily mounted on the circuit board.
  • FIG. 4 is a second schematic diagram illustrating a manufacturing process of the temperature sensor of FIG. 1.
  • FIG. 6 is a third schematic diagram illustrating a manufacturing process of the temperature sensor of FIG. 1.
  • FIG. 6 is a fourth schematic diagram showing the manufacturing process of the temperature sensor of FIG. 1. It is a schematic diagram which shows the application example etc. of the temperature sensor of FIG. It is a schematic diagram which shows the problem of the conventional thermistor sensor in detail. It is a perspective view of the finished product of the temperature sensor which concerns on a modification.
  • FIG. 7 is a third schematic diagram illustrating a manufacturing process of the thermistor element in FIG. 6.
  • FIG. 7 is a fourth schematic diagram showing a manufacturing process of the thermistor element in FIG. 6.
  • a temperature sensor 1 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
  • an L axis, a W axis, and a T axis shown in some drawings are defined.
  • the L axis, the W axis, and the T axis are orthogonal to each other, and indicate the left-right direction (length direction), the front-rear direction (width direction), and the up-down direction (height direction) of the base 2 and the thermistor element 4.
  • the temperature sensor 1 generally includes a base 2, a first wiring conductor 31, a second wiring conductor 32, and a thermistor element 4.
  • the base 2 is made of an insulating material having relatively high rigidity. Examples of this type of material include materials similar to so-called rigid printed boards (for example, glass epoxy or alumina).
  • a resin material such as PET (polyethylene terephthalate) can be used as the material of the base 2.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PET polyethylene terephthalate
  • the base 2 generally has a shape in which two semi-cylindrical grooves are formed in a rectangular parallelepiped block made of the above material.
  • the two semi-cylindrical grooves are formed on two surfaces facing each other in the rectangular parallelepiped block.
  • one semi-cylindrical groove is formed on each of the left side surface and the right side surface facing the L-axis direction.
  • the base 2 has a first main surface M1, a second main surface M2, a first side surface S1, a second side surface S2, a third side surface S3, and a fourth side surface S4.
  • the main surfaces M1 and M2 are the bottom surface and the top surface of the base 2.
  • the main surfaces M1 and M2 are substantially parallel to the LW plane and have substantially the same shape.
  • the main surface M2 substantially overlaps with the main surface M1 in a plan view from the T-axis direction, and is provided away from the main surface M1 in the T-axis positive direction.
  • an alternate long and short dash line A-A ′ connecting the centers of the principal surfaces M1 and M2 is defined as an axis A-A ′.
  • the center of main surface M1, M2 is an intersection of the two diagonal lines which each of main surface M1, M2 has.
  • a plane passing through the axis A-A ′ and substantially parallel to the WT plane is referred to as a longitudinal center plane.
  • a plane passing through the axis A-A ′ and substantially perpendicular to the vertical center plane is referred to as a horizontal center plane.
  • the main surface M1 has two sides opposite to each other in the L-axis direction (that is, the left side and the right side).
  • the left side and the right side have substantially symmetrical shapes with respect to the longitudinal center plane.
  • the center part of the left side and the right side corresponds to the lower ends of the left and right semi-cylindrical grooves and has an arc shape.
  • main surface M2 has the same shape as the main surface M1, a detailed description thereof is refrained.
  • the side surface S1 is the left side surface of the base 2 and shares the side (that is, the left side) on the L axis negative direction side of the main surfaces M1 and M2.
  • the side surface S1 substantially overlaps the left side of the main surfaces M1 and M2 in a plan view (hereinafter referred to as a top view) from the T-axis direction. Therefore, the side surface S1 is a combination of a semi-cylindrical surface that defines the shape of the groove and a rectangular surface that is connected to the front and rear of the semi-cylindrical surface.
  • the side surface S2 is the right side surface of the base 2.
  • the side surface S2 has a shape that is substantially symmetrical to the side surface S1 with respect to the longitudinal center plane. Therefore, the detailed explanation of the side surface S2 is refrained.
  • Side S3 is the front surface of the base 2.
  • the side surface S3 is a substantially rectangular surface parallel to the TL plane, shares the side on the negative side of the W axis (that is, the side on the near side) of the main surfaces M1 and M2, and is on the front side of the side surfaces S1 and S2. Share side edges.
  • Side S4 is the back of the base 2.
  • the side surface S4 has a shape substantially symmetric to the side surface S3 with respect to the lateral center plane. Therefore, the detailed explanation of the side surface S4 is refrained.
  • the wiring conductors 31 and 32 are both made of a conductive material.
  • a typical example of the conductive material is copper.
  • a metal having a low thermal conductivity for example, an alloy of copper and nickel
  • the wiring conductor 31 is formed so as to reach at least the main surface M2 via the side surface S1 from the main surface M1.
  • the wiring conductor 31 illustratively includes a plating portion and a conductor pattern portion.
  • the plating portion is formed on at least the semicylindrical surface of the side surface S1 so as to connect the left sides of the main surfaces M1 and M2.
  • the conductor pattern portion is a land electrode used for mounting the thermistor element 4 described later, and is formed on the main surface M2.
  • the wiring conductor 32 has a substantially symmetric shape with respect to the wiring conductor 31 with respect to the longitudinal center plane. Therefore, a detailed description of the wiring conductor 32 is refrained.
  • the thermistor element 4 is, for example, a multilayer chip thermistor, and includes a thermistor body 41, a first external electrode 42, and a second external electrode 43.
  • the thermistor body 41 includes a plurality of ceramic layers.
  • the plurality of ceramic layers are laminated in the T-axis direction.
  • One internal electrode is provided between the ceramic layers adjacent to each other in the T-axis direction in the plurality of ceramic layers.
  • the thermistor body 41 has a temperature characteristic in which the resistance value greatly changes with changes in ambient temperature.
  • the thermistor body 41 is an NTC thermistor whose resistance value decreases with increasing temperature.
  • NTC thermistors include, for example, two to five oxides selected from the group of transition elements such as manganese (Mn), nickel (Ni), iron (Fe), cobalt (Co) and copper (Cu). It can be produced from an oxide sintered body (ceramic sintered body) mixed and sintered.
  • the thermistor body 41 has a size standardized by, for example, JIS (Japanese Industrial Standard). Further, the thermistor body 41 has a third main surface M3, a fourth main surface M4, a fifth side surface S5, a sixth side surface S6, a seventh side surface S7, and an eighth side surface S8, as shown in the dotted circle in FIG. It has a substantially rectangular parallelepiped shape.
  • the main surfaces M3 and M4 are the bottom surface and the top surface of the thermistor body 41.
  • the side surfaces S5 and S6 are the left side surface and the right side surface of the thermistor body 41.
  • the side surfaces S7 and S8 are the front surface and the back surface of the thermistor body 41.
  • the external electrodes 42 and 43 are, for example, an underlayer mainly composed of silver (Ag), a nickel (Ni) plating layer formed on the underlayer, and a tin (Sn) plating formed on the Ni plating layer. Consists of layers.
  • the external electrode 42 covers, for example, the left end portion of the thermistor body 41. Specifically, in this embodiment, the external electrode 42 covers the left end portions of the main surfaces M3 and M4 and the side surfaces S7 and S8 in addition to the entire side surface S5 of the thermistor body 41.
  • the external electrode 43 covers the right end portion of the thermistor body 41, for example. Specifically, in this embodiment, the external electrode 43 covers the right end portions of the main surfaces M3 and M4 and the side surfaces S7 and S8 in addition to the entire side surface S6 of the thermistor body 41.
  • the external electrode 43 is provided with a predetermined distance in the L-axis direction with respect to the external electrode 42.
  • the thermistor element 4 is fixed to the upper surface of the base 2. Specifically, the bottom surface of the external electrode 42 is joined to the top surface of the land electrode of the wiring conductor 31 and the bottom surface of the external electrode 43 is joined to the top surface of the land electrode of the wiring conductor 32 by solder or the like. As a result, the thermistor body 41 is stacked on the upper surface of the base 2 so that the main surface M3 of the thermistor body 41 substantially faces the main surface M2 of the base 2.
  • the size of the thermistor body 41 is not particularly limited, but in the present embodiment, the thermistor body 41 has a size standardized by JIS. For example, if the size of the thermistor body 41 is 0603, the dimension in the L-axis direction (that is, L dimension) is 0.6 mm, and the dimension in the W-axis direction (that is, W dimension) is 0.3 mm. Further, the dimension in the T-axis direction (that is, the T dimension) is not defined by the JIS standard, but is, for example, 0.15 mm.
  • the L dimension, the W dimension, and the T dimension are all design target values, and are not necessarily 0.6 mm, 0.3 mm, and 0.15 mm. That is, the L dimension, the W dimension, and the T dimension all have tolerances.
  • the size of the base 2 is not particularly limited, but is appropriately determined from the following viewpoints.
  • the L dimension and the W dimension of the base 2 are appropriately determined in consideration of restrictions on the manufacturing method in addition to the L dimension and the W dimension of the thermistor body 41.
  • a mounter or the like disposes a number of thermistor elements 4 in a matrix on the mother substrate 21, and then a dicer or the like cuts the mother substrate 21 to complete each temperature sensor 1 (FIG. 3A to FIG. 3). (See FIG. 3D).
  • the L dimension and W dimension of the base 2 are larger than the L dimension and W dimension of the thermistor body 41.
  • the T dimension of the base 2 is appropriately determined from the following viewpoints.
  • the temperature sensor 1 is mounted on the main surface of the circuit board 54 of the electronic device 5 (for example, a smartphone or a tablet terminal) during actual use (see FIG. 4). Then, for example, the temperature sensor 1 detects the spatial temperature at a position separated by a distance d in the normal direction (that is, the T-axis direction) with respect to the main surface of the circuit board 54.
  • the spatial position to be detected by the temperature sensor 1 is predetermined as a specification by the designer of the electronic device 1.
  • the T dimension of the base 2 is determined so that the distance D from the main surface M1 to the main surface M4 is substantially equal to the distance d.
  • the manufacturing process of the temperature sensor 1 generally includes a manufacturing process of the thermistor element 4 and a mounting process of the thermistor element 4 on the base 2. Hereinafter, each process is demonstrated in order.
  • the manufacturing process of the thermistor element 4 includes the following steps (A-1) to (A-3).
  • This ceramic raw material is put into a ball mill containing a grinding medium such as zirconia and sufficiently wet-ground.
  • the ground ceramic raw material is calcined at a temperature of about 760 ° C. for about 2 hours, thereby obtaining a ceramic powder.
  • this ceramic powder is wet mixed with a predetermined amount of an organic binder, thereby obtaining a slurry. This slurry is formed by a doctor blade method or the like, thereby obtaining a ceramic green sheet.
  • the ceramic green sheet obtained in the step (A-1) is an internal electrode paste mainly composed of an alloy of silver (Ag) and palladium (Pd), and the pattern of the internal electrode is a screen.
  • Printed Next, after a plurality of pattern-printed ceramic green sheets are laminated, a ceramic green sheet without a pattern is pressure-bonded to the upper and lower surfaces. Thereby, an unbaked laminated body is obtained.
  • the unfired laminate is cut into a predetermined size and then accommodated in a zirconia cage. Then, the binder removal process is performed on the laminated body in the basket at a temperature of about 350 ° C. for about 2 hours.
  • the laminated body that has been subjected to the binder removal treatment is subjected to a firing treatment at a predetermined temperature (for example, 1100 ° C. to 1175 ° C.). Thereby, the thermistor body 41 is obtained.
  • A-3 An external electrode paste mainly composed of Ag is applied and baked on both the left and right end surfaces of the thermistor body 41 obtained in the above step (A-2). A base electrode is formed. Thereafter, an Ni plating layer is formed on each base electrode by electrolytic plating, and an Sn plating layer is formed on each Ni plating layer.
  • the process of mounting the thermistor element 4 on the base 2 includes processes (B-1) to (B-3).
  • a large mother board 21 to be the base 2 is prepared. Since the thickness of the mother substrate 21 is the T dimension of the base 2, the thickness of the mother substrate 21 is appropriately determined based on the above viewpoint, and is, for example, any one of 180 ⁇ m, 680 ⁇ m, 1180 ⁇ m, 1680 ⁇ m, and 2180 ⁇ m.
  • the mother board 21 is assumed to be a double-sided copper-clad laminate, for example.
  • a large number of wiring patterns 33 to be the wiring conductors 31 and 32 are formed on the mother substrate 21. Specifically, a large number of land electrode conductor patterns are formed, for example, by etching.
  • This conductor pattern is formed in a matrix in both the L-axis and W-axis directions. Thereafter, a through-hole conductor is formed between the two conductor patterns adjacent in the L-axis direction by, for example, copper plating. As a result, a large number of wiring patterns 33 are formed.
  • the mother substrate 21 is cut by a dicer or the like. More specifically, the mother substrate 21 passes through the center of each through hole and is cut on each surface substantially parallel to the WT plane, and further passes through the centers of two wiring patterns 33 adjacent in the W-axis direction. And it is cut at each surface substantially parallel to the TL plane. Each cut surface is indicated by a broken line in FIG. 3D.
  • thermosensor 1 As shown in FIG. 4, the temperature sensor 1 as described above is mounted on the main surface of the circuit board 54 provided in the electronic device 5, and is located at a position away from the main surface by a distance d in the T-axis direction. Detect space temperature.
  • the process of mounting the temperature sensor 1 on the electronic device 5 will be described with reference to FIG.
  • the electronic device 5 includes a housing (in other words, an exterior body) 51.
  • the housing 51 includes an exterior case 52 that is on the back side when the user is used, and an exterior cover 53 that is the front side when the user is used.
  • a circuit board 54 on which various electronic circuits are mounted is accommodated in the exterior case 52.
  • the main surface of the circuit board 54 faces the inner surface of the outer case 52 via a gap (that is, an air layer).
  • a liquid crystal display is attached to the exterior cover 53.
  • the temperature sensor 1 is mounted on the circuit board 54 by the same method as in the step (B-2).
  • the circuit board 54 is accommodated and fixed inside the outer case 52 so that the main surface of the circuit board 54 and the inner surface of the outer case 52 face each other.
  • the exterior cover 53 is attached so as to close the internal space of the exterior case 52, and the electronic device 5 is completed as shown in the bottom row in FIG.
  • the temperature sensor 1 detects the space temperature between the circuit board 54 and the outer case 52 during the operation of the electronic device 5.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing a process for attaching a conventional temperature sensor to an electronic device.
  • components corresponding to the devices and configurations shown in FIG. 4 are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
  • the conventional temperature sensor 101 includes the flexible tape 102 as described in the section “Prior art”. On the surface of the flexible tape 102, two lead wires are extended. A thermistor element 103 is provided at one end of both lead wires. Further, the other end 104 of both lead wires is exposed so as to be electrically connected to the circuit board 54 without being coated with resin.
  • the temperature sensor 101 is mounted in the electronic device 5 as follows. As shown in the uppermost stage of FIG. 5, the temperature sensor 101 is mounted on the outer case 52 and the circuit board 54 manually. Specifically, the thermistor element 103 is arranged in the vicinity of the detection target. Further, the other end 104 of both the lead wires is joined to a land electrode on the main surface of the circuit board 54 with solder or the like.
  • the circuit board 54 is accommodated and fixed inside the outer case 52 so that the main surface of the circuit board 54 and the inner surface of the outer case 52 face each other.
  • the exterior cover 53 is attached so as to close the internal space of the exterior case 52, and the electronic device 5 is completed as shown in the bottom row in FIG. In this state, the thermistor element 103 detects the housing temperature during the operation of the electronic device 5.
  • the thermistor element 103 and the other end 104 of both lead wires are close to each other, but the circuit board 54 is manually housed inside the outer case 52.
  • the flexible tape 102 needs to be long enough. As a result, an extra portion is generated in the flexible tape 102, and this portion may have to be pushed into a narrow space.
  • the present temperature sensor 1 it is possible to easily mount it on the circuit board 54 at the time of manufacturing the electronic device 5 or the like by the action of the characteristic base 2.
  • the base 2 has high rigidity unlike the flexible tape 102 and the height in the T-axis direction is adjusted in advance based on the specifications of the electronic device 5.
  • the wiring conductors 31 and 32 are formed on the side surfaces S3 and S4 of the highly rigid base 2 so as to linearly connect the thermistor element 4 and the circuit board 54. Therefore, since the wiring conductors 31 and 32 are neither long nor bent, the temperature sensor 1 can be easily mounted on the circuit board 54 when the electronic device 5 or the like is manufactured.
  • the thermistor element 4 is mounted on the base 2. Therefore, even when the temperature sensor 1 detects the temperature at a position away from the surface of the circuit board 54, the volume of the thermistor element 4 can be reduced by adjusting the height of the base 2. Become. Thereby, since the heat capacity of the thermistor element 4 becomes small, the thermistor element 4 can react quickly to changes in the ambient temperature.
  • a heat generating component such as a CPU and a power amplifier
  • the thermistor element 4 can be thermally isolated from these heat generating components by interposing the base 2. In this way, the thermistor element 4 can detect the target temperature more accurately.
  • the thermistor body 41 is an NTC thermistor.
  • the present invention is not limited to this, and the thermistor body 41 may be a PTC thermistor.
  • the thermistor body 41 is typically made of a ceramic sintered body in which a predetermined amount of rare earth is mixed with barium titanate (BaTiO 3 ) and sintered.
  • the thermistor element 4 is described as a multilayer chip thermistor. However, the present invention is not limited to this, and the thermistor element 4 may be a single plate type chip thermistor.
  • the thermistor body 41 is not limited to the 0603 size, and may be a 3225 size, a 3216 size, a 2012 size, a 1608 size, a 1005 size, or a 0402 size. Regarding these sizes, L dimension and the like are as described in Table 1 below.
  • step (A-3) the external electrodes 42 and 43 were formed by Ag baking and electrolytic plating.
  • the present invention is not limited to this, and it may be formed by sputtering or vacuum deposition.
  • a temperature sensor 1a according to a modification of the above embodiment will be described with reference to FIGS. 6 and 7, the temperature sensor 1a is different from the temperature sensor 1 shown in FIG. 1 and the like in that the thermistor element 4 is replaced with the thermistor element 4a. Other than that, there is no difference between the two temperature sensors 1, 1a. Therefore, in FIG. 6 and FIG. 7, the same reference numerals are assigned to the components corresponding to those shown in FIG. Hereinafter, a configuration example of the thermistor element 4a will be described in detail.
  • the thermistor element 4a includes a chip thermistor 44a, a protective member 45a, a first electrode 46a, and a second electrode 47a.
  • a protective member 45a is shown in FIG. 6 for the thermistor element 4a, and the chip thermistor 44a and the electrodes 46a and 47a are shown only in FIG.
  • the chip thermistor 44a has the same configuration as the thermistor element 4 of the above embodiment. Therefore, a detailed description of the chip thermistor 44a is refrained.
  • the protective member 45a is made of a resin material having electrical insulation properties, such as an epoxy resin.
  • a resin material having electrical insulation properties such as an epoxy resin.
  • a phenol resin, a polyimide resin, or the like can be used as the resin material.
  • the protective member 45a covers at least the entire region on the main surface M4 side of the chip thermistor 44a. It should be noted that the protective member 45a covers not only the main surface M4 side of the thermistor body included in the chip thermistor 44a but also the main surface M4 side of both external electrodes. More preferably, the protection member 45a covers the entire area excluding the main surface M3 on the peripheral surface of the chip thermistor 44a. By providing such a protection member 45a, the thermistor element 4a can be brought into direct contact with a conductive detection target (for example, a metal casing included in the electronic device).
  • a conductive detection target for example, a metal casing included in the electronic device.
  • the electrodes 46a and 47a are formed on the bottom surface of one external electrode and the other external electrode of the chip thermistor 44a, and are used for mounting on the surface of the circuit board.
  • the electrodes 46a and 47a include a Sn plating layer, a Ni plating layer, a Cu plating layer, and a copper foil.
  • the Sn plating layer is on the bottom surface of each external electrode
  • each Ni plating layer is on the bottom surface of the corresponding Sn plating layer
  • each Cu plating layer is on the bottom surface of the corresponding Ni plating layer
  • each copper foil is the corresponding Cu plating. Formed on the bottom of the layer in direct contact.
  • a mother copper foil 48 is prepared.
  • the thickness that is, T dimension
  • the L dimension and the W dimension are as large as possible in order to produce a large amount of thermistor elements 4a collectively.
  • a dry film resist (not shown) is stuck on the main surface of the prepared mother copper foil 48 by a laminator. Thereafter, openings are formed in the dry film resist at positions corresponding to the electrodes 46a and 47a of the plurality of thermistor elements 4a by exposure and development.
  • Cu, Sn, and Ni are sequentially plated in this order by electrolytic plating. Thereby, the part which should become electrode 46a, 47a is formed.
  • each external electrode of the chip thermistor 44a is placed in contact with the corresponding portion using a mounter or the like.
  • the chip thermistors 44a are arranged so as to be aligned at equal intervals in the L-axis direction and the W-axis direction, respectively.
  • a reflow process is performed on the mother copper foil 48 on which the chip thermistor 44a is placed. As a result, electrodes 46a and 47a are formed at both end portions on the main surface M3 side of the chip thermistor 44a.
  • an uncured resin sheet 49 made of, for example, a thermosetting epoxy resin is provided on each chip thermistor 44a. A predetermined number of sheets are stacked so as to cover.
  • the uncured resin sheet 49 has a thickness (that is, a T dimension) of, for example, 100 ⁇ m.
  • the L dimension and the W dimension are substantially the same as each of the mother copper foils 48.
  • These uncured resin sheets 49 are pressurized and heat-treated by a vacuum thermal press. Specifically, after evacuation is performed at a temperature of about 130 ° C. for about 2 minutes, a pressure of about 5 MP is applied to the uncured resin sheet 49 by a flat press die.
  • the copper constituting the lowermost layer of the electrodes 46a and 47a is formed on each external electrode of the chip thermistor 44a by a method such as etching on the mother copper foil 48. A foil layer is formed.
  • the resin sheet 49 is cut by a dicer or the like. More specifically, the resin sheet 49 passes through the centers of two chip thermistors 44a adjacent to each other in the L-axis direction and is cut on each surface substantially parallel to the WT plane, and is further adjacent to the two in the W-axis direction. Each chip thermistor 44a is cut at each surface passing through the center of the thermistor 44a and substantially parallel to the TL plane. In addition, each cut surface is shown with the dashed-dotted line in FIG. 8D. Further, from the viewpoint of clarifying the cut surface, the illustration of most of the chip thermistors 44a is omitted.
  • the temperature sensor according to the present invention can be easily mounted on a circuit board and is suitable for electronic devices and the like.

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Abstract

　温度センサ（１）は、回路基板の表面から離れた位置の温度を検出するために、互いに対向する第一主面（Ｍ１）および第二主面（Ｍ２）を有する基台（２）と、両主面（Ｍ１，Ｍ２）の間に形成された複数の配線導体であって、表面に形成された複数のランド電極と主面（Ｍ１）側の端部が電気的に接続可能な複数の配線導体（３１，３２）と、互いに対向する第三主面（Ｍ３）および第四主面（Ｍ４）を有しており、主面（Ｍ３）が主面（Ｍ２）に実質的に面するように基台（２）に固定されるサーミスタ（４）と、サーミスタ（４）に形成された複数の電極（４２，４３）であって、複数の配線導体（３１，３２）における主面（Ｍ２）側の端部と電気的に接続可能な複数の電極（４２，４３）と、を備える。

Description

温度センサ
　本発明は、サーミスタ素子を備えており、回路基板上に実装可能な温度センサに関する。
　従来、この種の温度センサとしては、例えば、下記の特許文献１に記載されたサーミスタセンサがある。この温度センサは可撓性テープを備えている。可撓性テープの表面には、金属箔よりなる二条のリード線が平行に横並びで延設されている。両リード線の一端にはサーミスタ素子が設けられている。また、両リード線の大部分と、サーミスタ素子とを覆うように樹脂コーティングが施されている。また、両リード線の他端は、温度センサを回路基板上に実装可能にすべく、樹脂コーティングが施されることなく露出している。
　温度センサは、種々の電子回路と共に回路基板上に実装される。具体的には、両リード線の他端は、回路基板上に形成されたランド電極に接合される。そして、サーミスタ素子は、温度検知の対象となる物に直接接するように配置される。他にも、このサーミスタ素子は、温度検知の対象となる物や空間に近接するように配置される場合もある。かかる検知対象の温度が変化すると、サーミスタ素子の抵抗値が変化する。この時、サーミスタ素子に電力供給が行われていると、両リード線の他端間には、検知対象の温度に相関する値の電圧が現れる。
特開平０８－０６８６９９号公報
　温度センサは、回路基板上に実装され、実使用時には、自身の周囲に存在する対象の温度を検知する。しかし、回路基板の周囲に十分な空間が存在しない場合がある。この状況下においては、長尺の可撓性テープの影響で、製造時に温度センサを回路基板に容易に実装できないことがある、という問題点があった。
　それゆえに、本発明の目的は、回路基板上に容易に実装可能な温度センサを提供することである。
　上記目的を達成するために、本発明一局面は、回路基板の表面から離れた位置の温度を検出可能な温度センサであって、互いに対向する第一主面および第二主面を有する基台と、前記第一主面および前記第二主面の間に延在する複数の配線導体であって、前記表面に形成された複数のランド電極と、少なくとも前記第一主面側の端部が電気的に接続可能な複数の配線導体と、互いに対向する第三主面および第四主面を有するサーミスタであって、前記第三主面が前記第二主面に実質的に面するように前記基台に固定されるサーミスタと、前記サーミスタに形成された複数の電極であって、前記複数の配線導体における前記第二主面側の端部と電気的に接続可能な複数の電極と、を備える。
　上記局面によれば、温度センサを回路基板上に容易に実装可能となる。
本発明の一実施形態に係る温度センサの完成品の斜視図である。 図１の温度センサの分解斜視図である。 図１の温度センサの製造工程を示す第一の模式図である。 図１の温度センサの製造工程を示す第二の模式図である。 図１の温度センサの製造工程を示す第三の模式図である。 図１の温度センサの製造工程を示す第四の模式図である。 図１の温度センサの応用例等を示す模式図である。 従来のサーミスタセンサの問題点を詳細に示す模式図である。 変形例に係る温度センサの完成品の斜視図である。 図６の温度センサの分解斜視図である。 図６のサーミスタ素子の製造工程を示す第一の模式図である。 図６のサーミスタ素子の製造工程を示す第二の模式図である。 図６のサーミスタ素子の製造工程を示す第三の模式図である。 図６のサーミスタ素子の製造工程を示す第四の模式図である。
《実施形態》
　以下、図面を参照して、本発明の一実施形態に係る温度センサ１を説明する。その説明に先立ち、いくつかの図面に示すＬ軸、Ｗ軸、Ｔ軸を定義する。Ｌ軸、Ｗ軸およびＴ軸は、互いに直交しており、基台２およびサーミスタ素子４の左右方向（長さ方向）、前後方向（幅方向）および上下方向（高さ方向）を示す。
《温度センサ１の基本構成》
　図１，図２に示すように、温度センサ１は、大略的には、基台２と、第一配線導体３１と、第二配線導体３２と、サーミスタ素子４と、を備える。
　基台２は、相対的に高い剛性を有する絶縁性材料で作製される。この種の材料としては、いわゆるリジッドなプリント基板と同様の材料（例えば、ガラスエポキシまたはアルミナ等）が例示される。他にも、基台２の材料としては、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等の樹脂材料を用いることも可能である。ここで、サーミスタ素子４による温度検知の対象以外の熱（例えば、回路基板５４（図４を参照）からの熱）をサーミスタ素子４に伝えないようするため、基台２の材料としては、相対的に低い熱伝導率を有するＰＥＴ等を使用することが、より好ましい。
　また、基台２は、大略的には、上記材料で製作された直方体ブロックに二つの半円筒溝を形成したような形状を有する。ここで、二つの半円筒溝は、直方体ブロックにおいて互いに相対向する二つの面に形成される。本実施形態では、例示的に、Ｌ軸方向に相対する左側面および右側面に一つずつ半円筒面溝が形成される。以下、基台２の一構成例について詳説する。
　本実施形態では、基台２は、第一主面Ｍ１、第二主面Ｍ２、第一側面Ｓ１、第二側面Ｓ２、第三側面Ｓ３および第四側面Ｓ４を有する。
　主面Ｍ１，Ｍ２は、基台２の底面および上面である。この主面Ｍ１，Ｍ２はそれぞれＬＷ平面に略平行であり、互いに略同一形状を有する。また、主面Ｍ２は、Ｔ軸方向からの平面視で主面Ｍ１と実質的に重なり合っており、主面Ｍ１に対してＴ軸正方向に離れて設けられている。ここで、主面Ｍ１，Ｍ２それぞれの中心同士を結ぶ一点鎖線Ａ－Ａ’を軸Ａ－Ａ’と定義する。なお、主面Ｍ１，Ｍ２の中心とは、主面Ｍ１，Ｍ２のそれぞれが有する二つの対角線の交点である。また、軸Ａ－Ａ’を通過しかつＷＴ平面と略平行な面を縦中心面という。また、軸Ａ－Ａ’を通過しかつ縦中心面と略直交する面を横中心面という。
　主面Ｍ１はＬ軸方向に相対向する二辺（つまり、左辺と右辺）を有する。左辺および右辺は、縦中心面を基準として互いに略対称な形状を有する。また、左辺および右辺の中央部分は、左側および右側の半円筒溝の下端に相当し、円弧形状を有する。
　主面Ｍ２は主面Ｍ１と同様の形状を有するため、その詳説を控える。
　側面Ｓ１は、基台２の左側面であって、主面Ｍ１，Ｍ２が有するＬ軸負方向側の辺（つまり左辺）を共有する。側面Ｓ１は、Ｔ軸方向からの平面視（以下、上面視という）で、主面Ｍ１，Ｍ２の左辺と実質的に重なり合っている。したがって、側面Ｓ１は、溝の形状を規定する半円筒面と、半円筒面の前後に一つずつ接続された長方形状の面との組み合わせとなる。
　側面Ｓ２は、基台２の右側面である。この側面Ｓ２は、縦中心面を基準として側面Ｓ１と略対称な形状を有する。それゆえ、側面Ｓ２の詳説を控える。
　側面Ｓ３は基台２の前面である。この側面Ｓ３は、ＴＬ平面に平行な略長方形状の面であり、主面Ｍ１，Ｍ２が有するＷ軸負方向側の辺（つまり手前側の辺）を共有すると共に、側面Ｓ１，Ｓ２における手前側の辺を共有する。
　側面Ｓ４は基台２の背面である。側面Ｓ４は、横中心面を基準として側面Ｓ３と略対称な形状を有する。それゆえ、側面Ｓ４の詳説を控える。
　配線導体３１，３２はいずれも導電性材料で形成される。導電性材料としては銅等が典型的である。しかし、サーミスタ素子４への不所望な熱伝導を抑えるために、低熱伝導率の金属（例えば、銅とニッケルとの合金）を第一配線導体３１に使用することが好ましい。
　配線導体３１は、少なくとも、主面Ｍ１上から側面Ｓ１を経由して主面Ｍ２上に至るように形成される。本実施形態では、例示的に、配線導体３１は、めっき部と、導体パターン部と、を含んでいる。めっき部は、少なくとも側面Ｓ１の半円筒面上に、主面Ｍ１，Ｍ２の左辺同士を繋ぐように形成される。また、導体パターン部は、後述のサーミスタ素子４の実装に使用されるランド電極であって、主面Ｍ２上に形成される。
　配線導体３２は、縦中心面を基準として配線導体３１と略対称な形状を有する。それゆえ、配線導体３２の詳説を控える。
　サーミスタ素子４は、例えば積層型のチップサーミスタであって、サーミスタ本体４１と、第一外部電極４２と、第二外部電極４３と、を含んでいる。
　サーミスタ本体４１は複数のセラミック層を含む。ここで、複数のセラミック層はＴ軸方向に積層される。また、複数のセラミック層においてＴ軸方向に隣り合うセラミック層の間には、内部電極が一つずつ設けられている。
　また、サーミスタ本体４１は、周囲温度の変化に対して抵抗値が大きく変化する温度特性を有する。本実施形態では、サーミスタ本体４１は、温度上昇と共に抵抗値が小さくなるＮＴＣサーミスタであるとする。かかるＮＴＣサーミスタは、例えば、マンガン（Ｍｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）および銅（Ｃｕ）等の遷移元素のグループから選ばれた二種から五種の酸化物を混合し焼結した酸化物焼結体（セラミック焼結体）から作製可能である。
　また、サーミスタ本体４１は、例えばＪＩＳ（日本工業規格）にて規格化されたサイズを有する。また、サーミスタ本体４１は、図２中の点線円内に示すように、第三主面Ｍ３、第四主面Ｍ４、第五側面Ｓ５、第六側面Ｓ６、第七側面Ｓ７および第八側面Ｓ８からなる略直方体形状を有する。主面Ｍ３，Ｍ４はサーミスタ本体４１の底面および上面である。また、側面Ｓ５，Ｓ６はサーミスタ本体４１の左側面および右側面である。側面Ｓ７，Ｓ８はサーミスタ本体４１の前面および背面である。
　外部電極４２，４３は、例えば銀（Ａｇ）を主成分とする下地層と、下地層上に形成されたニッケル（Ｎｉ）のめっき層と、Ｎｉめっき層上に形成されたスズ（Ｓｎ）めっき層とからなる。
　外部電極４２は、例えばサーミスタ本体４１の左端部を覆っている。具体的には、外部電極４２は、本実施形態では、サーミスタ本体４１の側面Ｓ５全域に加え、主面Ｍ３，Ｍ４および側面Ｓ７，Ｓ８それぞれの左端部分を覆うものとする。
　外部電極４３は、例えばサーミスタ本体４１の右端部を覆っている。具体的には、外部電極４３は、本実施形態では、サーミスタ本体４１の側面Ｓ６全域に加え、主面Ｍ３，Ｍ４および側面Ｓ７，Ｓ８それぞれの右端部分を覆う。この外部電極４３は、外部電極４２を基準としてＬ軸方向に所定距離だけ離して設けられている。
　サーミスタ素子４は基台２の上面に固定される。具体的には、外部電極４２の底面が配線導体３１のランド電極の上面に、また、外部電極４３の底面が配線導体３２のランド電極の上面に、はんだ等により接合される。その結果、サーミスタ本体４１の主面Ｍ３が基台２の主面Ｍ２に実質的に面するように、サーミスタ本体４１は基台２の上面に積み重ねられる。
《サーミスタ素子４，基台２のサイズ》
　サーミスタ素子４においてサーミスタ本体４１のサイズは特に限定されるものではないが、本実施形態では、サーミスタ本体４１はＪＩＳにより規格化されたサイズを有する。例えば、サーミスタ本体４１のサイズが０６０３サイズであれば、Ｌ軸方向の寸法（つまり、Ｌ寸）は０．６ｍｍであり、Ｗ軸方向の寸法（つまり、Ｗ寸）は０．３ｍｍである。また、Ｔ軸方向の寸法（つまり、Ｔ寸）はＪＩＳ規格にて定められている訳では無いが、例えば０．１５ｍｍである。ここで、Ｌ寸、Ｗ寸およびＴ寸はいずれも設計目標値であって、必ずしも正確に０．６ｍｍ、０．３ｍｍおよび０．１５ｍｍとなるわけではない。つまり、Ｌ寸、Ｗ寸およびＴ寸はいずれも公差を持っている。
　基台２のサイズは特に限定されるものではないが、下記の観点で適切に定められる。まず、基台２のＬ寸およびＷ寸は、サーミスタ本体４１のＬ寸およびＷ寸に加え、製法上の制限を考慮して適宜適切に定められる。例えば、製造工程において、マウンタ等がマザー基板２１上に多くのサーミスタ素子４を行列状に配置し、その後、ダイサー等がマザー基板２１をカットして個々の温度センサ１を完成させる（図３Ａ～図３Ｄを参照）。この場合には、基台２のＬ寸およびＷ寸は、サーミスタ本体４１のＬ寸およびＷ寸よりも大きくなる。
　また、基台２のＴ寸に関しては下記の観点で適切に定められる。温度センサ１は、実使用時には、電子機器５（例えばスマートフォンやタブレット端末）の回路基板５４の主面上に実装される（図４を参照）。そして、温度センサ１は、例えば、回路基板５４の主面を基準として、その法線方向（つまりＴ軸方向）に距離ｄだけ離れた位置の空間温度を検知する。ここで、温度センサ１が検出すべき空間位置は、電子機器１の設計者により仕様として予め定められる。このような場合、基台２のＴ寸は、主面Ｍ１から主面Ｍ４までの距離Ｄが距離ｄと実質的に等しくなるように定められる。
《温度センサ１の製法》
　次に、温度センサ１の製造工程について説明する。温度センサ１の製造工程は、大略的には、サーミスタ素子４の製造工程と、サーミスタ素子４の基台２への実装工程と、を含む。以下、各工程を順番に説明する。
　サーミスタ素子４の製造工程は、下記の（Ａ－１）～（Ａ－３）の工程を含んでいる。
　（Ａ－１）　セラミック素原料であるＭｎ3Ｏ4、Ｆｅ2Ｏ3、Ｃｏ3Ｏ4、ＮｉＯ、ＣｕＯが所定量秤量され、これにより、セラミック素原料を得る。このセラミック素原料は、ジルコニア等の粉砕媒体が内有されたボールミルに投入され、十分に湿式粉砕される。粉砕されたセラミック素原料は、約７６０℃の温度で約２時間の間、仮焼処理され、これによって、セラミック粉末を得る。次に、このセラミック粉末は、所定量の有機バインダを共に、湿式で混合処理され、これによって、スラリーを得る。このスラリーはドクターブレード法等により成形加工され、これによって、セラミックグリーンシートを得る。
　（Ａ－２）　上記工程（Ａ－１）で得られたセラミックグリーンシートには、銀（Ａｇ）およびパラジウム（Ｐｄ）の合金を主成分とした内部電極用ペーストで、内部電極のパターンがスクリーン印刷される。次に、パターン印刷済みのセラミックグリーンシートが複数枚積層された後、その上下両面には、パターン無しのセラミックグリーンシートが圧着される。これにより、未焼成の積層体が得られる。次に、未焼成の積層体は、所定寸法に切断された後、ジルコニア製の匣に収容される。その後、匣内の積層体に対し約３５０℃の温度で約２時間の条件で脱バインダ処理が行われる。脱バインダ処理済の積層体に対し、所定温度（例えば１１００℃～１１７５℃）で焼成処理が行われる。これによって、サーミスタ本体４１が得られる。
　（Ａ－３）　上記工程（Ａ－２）で得られたサーミスタ本体４１の左右両端面に、Ａｇを主成分とする外部電極用ペーストが塗布され焼き付けられて、外部電極４２，４３の基礎となる下地電極が形成される。その後、電解めっきにより、各下地電極上にＮｉめっき層が形成され、各Ｎｉめっき層上にＳｎめっき層が形成される。
　上記工程（Ａ－１）～（Ａ－３）により、大量のサーミスタ素子４が一括的に生産される。
　サーミスタ素子４の基台２への実装工程は、工程（Ｂ－１）～（Ｂ－３）を含んでいる。
　（Ｂ－１）　次に、図３Ａに示すように、基台２となるべき大判のマザー基板２１が準備される。マザー基板２１の厚さは基台２のＴ寸となるため、マザー基板２１の厚さは、上記観点により適宜決定され、例えば、１８０μｍ、６８０μｍ、１１８０μｍ、１６８０μｍおよび２１８０μｍのいずれかである。また、マザー基板２１は、例えば両面銅張積層板であるとする。このマザー基板２１上には、配線導体３１，３２となるべき配線パターン３３が大量に形成される。具体的には、例えばエッチングにより、ランド電極用の導体パターンが大量に形成される。この導体パターンは、Ｌ軸およびＷ軸の両方向に行列状に形成される。その後、Ｌ軸方向に隣り合う二つの導体パターンそれぞれの間に、例えば銅めっきによりスルーホール導体が形成される。これにより、大量の配線パターン３３が形成される。
　（Ｂ－２）　次に、各配線パターン３３のランド電極部分には、Ｓｎ－Ａｇ－Ｃｕ系のはんだペーストが厚さ６０μｍで印刷される。その後、図３Ｂに示すように、マウンタ等によって、サーミスタ素子４が配線パターン３３のランド電極部分に載置される。次に、サーミスタ素子４が載置されたマザー基板２１に対し、約２６０℃の温度でリフロー処理がなされ、これによって、図３Ｃに示すように、サーミスタ素子４が配線パターン３３上に実装されたマザー基板２１が得られる。
　（Ｂ－３）　次に、ダイサー等によってマザー基板２１はカットされる。より具体的には、マザー基板２１は、各スルーホールの中心を通過しかつＷＴ平面に略平行な各面にてカットされ、さらに、Ｗ軸方向に隣り合う二つの配線パターン３３の中心を通過しかつＴＬ平面に略平行な各面にてカットされる。なお、各カット面は、図３Ｄ中、破線で示されている。
　以上の工程（Ａ－１）～（Ｂ－３）により、大量の温度センサ１が一括的に製作される。
《温度センサ１の応用例》
　上記のような温度センサ１は、図４に示すように、電子機器５の内部に備わる回路基板５４の主面上に実装されて、この主面からＴ軸方向に距離ｄだけ離れた位置の空間温度を検知する。以下、温度センサ１の電子機器５への実装工程について、図４を参照して説明する。
　まず、図４の最下段を参照する。電子機器５は、筐体（換言すると、外装体）５１を備える。筐体５１は、ユーザ使用時に背面側となる外装ケース５２と、ユーザ使用時に前面側となる外装カバー５３と、を備える。外装ケース５２の内部には、種々の電子回路が実装された回路基板５４が収容される。ここで、回路基板５４の主面は、外装ケース５２の内側表面と隙間（つまり、空気層）を介して正対する。なお、図示は省略しているが、外装カバー５３には、例えば液晶ディスプレイが取り付けられている。
　次に、図４の最上段を参照する。温度センサ１は、上記工程（Ｂ－２）と同様の手法で、回路基板５４上に実装される。
　次に、図４の上から二段目に示すように、回路基板５４の主面と外装ケース５２の内側表面とが正対するように、回路基板５４が外装ケース５２の内部に収容され固定される。
　次に、図４の上から三段目に示すように、外装カバー５３が外装ケース５２の内部空間を閉止するように取り付けられ、図４の最下段に示すように電子機器５が完成する。この状態で、温度センサ１は、電子機器５の動作中、回路基板５４と外装ケース５２の間の空間温度を検出する。
《温度センサ１の作用・効果》
　ところで、「発明が解決しようとする課題」の欄でも説明した通り、従来の温度センサには、長尺の可撓性テープの影響で、製造時に回路基板に容易に実装できないことがある。以下、この問題点について、図５を参照して詳説する。
　図５は、従来の温度センサを電子機器に取り付けるための工程を示す模式図である。なお、図５中、図４に示す機器・構成に相当するものには同一参照符号を付け、それぞれの説明を省略する。
　従来の温度センサ１０１は、「従来の技術」の欄でも説明した通り、可撓性テープ１０２を備える。この可撓性テープ１０２の表面には、二条のリード線が延設される。両リード線の一端にサーミスタ素子１０３が設けられる。また、両リード線の他端１０４は、樹脂コーティングが施されることなく、回路基板５４と電気的に接続可能に露出する。
　上記電子機器５の内部に、温度センサ１０１は、下記のようにして実装される。図５の最上段に示すように、温度センサ１０１が手作業で外装ケース５２および回路基板５４に実装される。具体的には、サーミスタ素子１０３を検知対象の近傍に配置する。また、両リード線の他端１０４を、回路基板５４の主面上のランド電極にはんだ等で接合させる。
　次に、図５の上から二段目に示すように、回路基板５４の主面と外装ケース５２の内側表面とが正対するように、回路基板５４が外装ケース５２の内部に収容され固定される。
　次に、図５の上から三段目に示すように、外装カバー５３が外装ケース５２の内部空間を閉止するように取り付けられ、図５の最下段に示すように電子機器５が完成する。この状態で、サーミスタ素子１０３は、電子機器５の動作中、筐体温度を検知する。
　従来の温度センサ１０１を用いた電子機器５ではサーミスタ素子１０３と両リード線の他端１０４とは互いに近接するにも関わらず、手作業で回路基板５４を外装ケース５２内部に収容する関係で、可撓性テープ１０２を十分な長さにする必要がある。その結果、可撓性テープ１０２に余計な部分が発生し、この部分を狭空間に押し込めなければならない場合が発生する。
　それに対し、本温度センサ１の場合には、特徴的な基台２の作用により、電子機器５等の製造時に回路基板５４に容易に実装することが可能となる。具体的には、基台２は、可撓性テープ１０２と異なり高い剛性を有すると共に、電子機器５の仕様に基づき、Ｔ軸方向の高さが予め調整されている。また、配線導体３１，３２は、高剛性の基台２の側面Ｓ３，Ｓ４上に、サーミスタ素子４と回路基板５４とを直線的に結ぶように形成されている。したがって、配線導体３１，３２は長尺でもなく撓むことも無いため、本温度センサ１によれば、電子機器５等の製造時に回路基板５４に容易に実装することが可能となる。
　また、本温度センサ１によれば、サーミスタ素子４が基台２上に搭載されている。したがって、温度センサ１が回路基板５４の表面から離れた位置の温度を検知する場合であっても、基台２の高さを調整することで、サーミスタ素子４の体積を小さくすることが可能となる。これにより、サーミスタ素子４の熱容量が小さくなるため、サーミスタ素子４は、周囲温度の変化に対し素早く反応することが可能となる。
　また、回路基板５４には、ＣＰＵおよびパワーアンプ等のような発熱量の多い電子部品（以下、発熱部品という）が実装される。しかし、本温度センサ１によれば、基台２を介在させることにより、これら発熱部品からサーミスタ素子４を熱的に隔離することができる。このように、サーミスタ素子４は、対象の温度をより正確に検出することが可能となる。
《付記１》
　上記実施形態では、サーミスタ本体４１はＮＴＣサーミスタであった。しかし、これに限らず、サーミスタ本体４１はＰＴＣサーミスタでも構わない。この場合、サーミスタ本体４１は、典型的には、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3）に所定量の希土類を混合し焼結したセラミック焼結体からなっている。
《付記２》

　上記実施形態では、サーミスタ素子４は積層型チップサーミスタとして説明する。しかし、これに限らず、サーミスタ素子４は、単板型のチップサーミスタであっても構わない。
《付記３》
　また、サーミスタ本体４１は、０６０３サイズに限らず、３２２５サイズ、３２１６サイズ、２０１２サイズ、１６０８サイズ、１００５サイズ、０４０２サイズでも構わない。これらサイズに関し、Ｌ寸等は下記の表１に記載の通りである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
《付記４》
　上記工程（Ａ－１）では、セラミック素原料として、Ｍｎ3Ｏ4等の酸化物を用いた。しかし、これに限らず、Ｍｎの炭酸塩または水酸化物等を用いることも可能である。
《付記５》
　工程（Ａ－３）では、外部電極４２，４３は、Ａｇの焼き付けおよび電解めっきにより形成された。しかし、これに限らず、スパッタリングまたは真空蒸着法等により形成されても構わない。
《変形例》
　次に、図６，図７を参照して、上記実施形態の変形例に係る温度センサ１ａを説明する。図６，図７において、温度センサ１ａは、図１等に示す温度センサ１と比較すると、サーミスタ素子４がサーミスタ素子４ａに代わる点で相違する。それ以外に両温度センサ１，１ａの間に相違点は無い。それゆえ、図６，図７において、図１等に示す構成に相当するものには同一の参照符号を付け、それぞれの説明を省略する。以下、サーミスタ素子４ａの一構成例について詳説する。
　サーミスタ素子４ａは、チップサーミスタ４４ａと、保護部材４５ａと、第一電極４６ａと、第二電極４７ａと、を含んでいる。なお、図示の都合上、サーミスタ素子４ａに関しては図６には保護部材４５ａのみを示し、チップサーミスタ４４ａおよび電極４６ａ，４７ａは図７のみに示される。
　チップサーミスタ４４ａは、上記実施形態のサーミスタ素子４と同様の構成を有する。それゆえ、チップサーミスタ４４ａの詳説を控える。
　保護部材４５ａは、例えばエポキシ樹脂のように、電気絶縁性を有する樹脂材料から作製される。樹脂材料としては、他にも、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂等を用いることも可能である。
　この保護部材４５ａは、チップサーミスタ４４ａの主面Ｍ４側の全域を少なくとも覆っている。ここで注意を要するのは、保護部材４５ａは、チップサーミスタ４４ａが有するサーミスタ本体の主面Ｍ４側のみならず、両外部電極の主面Ｍ４側をも覆う点である。また、より好ましくは、保護部材４５ａは、チップサーミスタ４４ａの周面において主面Ｍ３を除く全域を覆う。このような保護部材４５ａを設けることで、導電性の検知対象（例えば、電子機器が有する金属製の筐体）にサーミスタ素子４ａを直接接触させることが可能となる。
　電極４６ａ，４７ａは、チップサーミスタ４４ａが有する一方の外部電極および他方の外部電極の底面上に形成されており、回路基板の表面への実装に用いられる。
　この電極４６ａ，４７ａは、Ｓｎめっき層と、Ｎｉめっき層と、Ｃｕめっき層と、銅箔とを含んでいる。Ｓｎめっき層は各外部電極の底面上に、各Ｎｉめっき層は対応するＳｎめっき層の底面上に、各Ｃｕめっき層は対応するＮｉめっき層の底面上に、各銅箔は対応するＣｕめっき層の底面上に、直接接触するよう形成される。
《サーミスタ素子４ａの製法》
　次に、図８Ａ～図８Ｄを参照して、上記サーミスタ素子４ａの製造方法の一例について説明する。この製造方法は、下記の（Ｃ－１）～（Ｃ－５）の工程を含んでいる。
　（Ｃ－１）　最初に、図８Ａに示すように、マザー銅箔４８が準備される。このマザー銅箔４８において、厚さ（つまりＴ寸）は例えば１８μｍである。また、Ｌ寸、Ｗ寸に関しては、大量のサーミスタ素子４ａを一括的に生産するには極力大きいことが望ましい。準備されたマザー銅箔４８の主面上にはドライフィルムレジスト（図示せず）がラミネータにより貼付される。その後、露光・現像により、このドライフィルムレジストには、複数のサーミスタ素子４ａの電極４６ａ，４７ａに対応する位置に開口が形成される。各開口から露出するマザー銅箔４８上には、電解めっきにより、Ｃｕ、ＳｎおよびＮｉがこの順番で順次めっきされる。これにより、電極４６ａ，４７ａのなるべき部分が形成される。
　（Ｃ－２）　上記工程（Ｃ－１）で得られた電極４６ａ，４７ａとなる部分にはフラックスが塗布される。その後、図８Ｂに示すように、マウンタ等を用いて、チップサーミスタ４４ａの各外部電極が対応する部分に当接するよう載置される。ここで、チップサーミスタ４４ａは、Ｌ軸方向およびＷ軸方向のそれぞれに等間隔で整列するよう配置される。チップサーミスタ４４ａが載置されたマザー銅箔４８に対しリフロー処理がなされ、その結果、チップサーミスタ４４ａの主面Ｍ３側の両端部分に電極４６ａ，４７ａが形成される。
　（Ｃ－３）　上記工程（Ｃ－２）で得られたマザー銅箔４８上には、図８Ｃに示すように、例えば熱硬化性エポキシ樹脂からなる未硬化樹脂シート４９が、各チップサーミスタ４４ａを覆うように所定枚数積み重ねられる。この未硬化樹脂シート４９において、厚さ（つまり、Ｔ寸）は、例えば１００μｍである。Ｌ寸およびＷ寸は、マザー銅箔４８のそれぞれと実質同じである。これら未硬化樹脂シート４９は、真空熱加圧装置によって、加圧・熱処理される。具体的には、約１３０℃の温度にて真空引きを約二分間実施した後、約５ＭＰの圧力が平坦なプレス金型により未硬化樹脂シート４９に加えられる。
　（Ｃ－４）　かかる加圧・熱処理の後、樹脂シート４９はさらに、オーブンにて、約１８０℃の温度にて約６０分間の間加熱される。これにより、樹脂シート４９は硬化し一体化する。そして、各チップサーミスタ４４ａは、主面Ｍ３側を除き、硬化した樹脂シート４９の積層体４９’の内部に封止される。
　（Ｃ－５）　上記工程（Ｃ－４）の次に、マザー銅箔４８に対しエッチング等の手法にて、チップサーミスタ４４ａの各外部電極上に、電極４６ａ，４７ａの最下層を構成する銅箔層が形成される。その後、図８Ｄに示すように、ダイサー等によって樹脂シート４９がカットされる。より具体的には、樹脂シート４９は、Ｌ軸方向に隣り合う二つのチップサーミスタ４４ａの中心を通過しかつＷＴ平面に略平行な各面にてカットされ、さらに、Ｗ軸方向に隣り合う二つのチップサーミスタ４４ａの中心を通過しかつＴＬ平面に略平行な各面にてカットされる。なお、各カット面は、図８Ｄ中、一点鎖線で示されている。また、カット面を明確にする観点から、大部分のチップサーミスタ４４ａの図示は省略されている。
　以上の工程（Ｃ－１）～（Ｃ－５）により、大量のサーミスタ素子４ａが一括的に製作される。
　本発明に係る温度センサは、回路基板上に容易に実装可能であり、電子機器向け等に好適である。
　１，１ａ　温度センサ
　２　基台
　Ｍ１，Ｍ２　第一主面，第二主面
　Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４　第一側面，第二側面，第三側面，第四側面
　３１，３２　第一配線導体，第二配線導体
　４，４ａ　サーミスタ素子
　４１　サーミスタ本体
　４４ａ　チップサーミスタ
　Ｍ３，Ｍ４　第三主面，第四主面
　Ｓ５，Ｓ６，Ｓ７，Ｓ８　第五側面，第六側面，第七側面，第八側面
　４２，４３　第一外部電極　第二外部電極
　４５ａ　保護部材
　４６ａ，４７ａ　第一電極，第二電極

Claims (6)

  1. 　回路基板の表面から離れた位置の温度を検出可能な温度センサであって、
    　互いに対向する第一主面および第二主面を有する基台と、
    　前記第一主面および前記第二主面の間に延在する複数の配線導体であって、前記表面に形成された複数のランド電極と、少なくとも前記第一主面側の端部が電気的に接続可能な複数の配線導体と、
    　互いに対向する第三主面および第四主面を有するサーミスタであって、前記第三主面が前記第二主面に実質的に面するように前記基台に固定されるサーミスタと、
    　前記サーミスタに形成された複数の電極であって、前記複数の配線導体における前記第二主面側の端部と電気的に接続可能な複数の電極と、を備える温度センサ。
  2. 　前記表面に対し所定距離離れた位置の温度を検出する場合、前記第一主面および前記第四主面の間の距離は前記所定距離に基づき定められる、請求項１に記載の温度センサ。
  3. 　前記基台の熱伝導率は、前記回路基板の熱伝導率よりも低い、請求項１または２に記載の温度センサ。
  4. 　前記複数の配線導体は、低熱伝導率の金属材料で作製されている、請求項１～３のいずれかに記載の温度センサ。
  5. 　前記第四主面を少なくとも覆っており、樹脂材料から作製される保護部材を、さらに備える請求項１～４のいずれかに記載の温度センサ。
  6. 　前記樹脂材料は電気絶縁性を有する、請求項５に記載の温度センサ。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022128468A1 (en) * 2020-12-17 2022-06-23 Tdk Electronics Ag Sensor arrangement and method for producing a sensor arrangement
JP7340130B1 (ja) 2022-04-25 2023-09-07 直文 蕨 非接触型温度センサ

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109166679B (zh) * 2018-09-03 2021-03-23 深圳市特普生科技有限公司 一种ntc热敏电阻加工方法
US11682313B2 (en) * 2021-03-17 2023-06-20 Gregory M. Griffith Sensor assembly for use in association with aircraft collision avoidance system and method of using the same

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11288803A (ja) * 1998-04-01 1999-10-19 Murata Mfg Co Ltd 表面実装サーミスタ部品
JP2004253727A (ja) * 2003-02-21 2004-09-09 Oizumi Seisakusho:Kk 温度センサの熱応答性改善方法および温度センサ
JP2004335793A (ja) * 2003-05-08 2004-11-25 Mitsubishi Materials Corp 温度計

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11288803A (ja) * 1998-04-01 1999-10-19 Murata Mfg Co Ltd 表面実装サーミスタ部品
JP2004253727A (ja) * 2003-02-21 2004-09-09 Oizumi Seisakusho:Kk 温度センサの熱応答性改善方法および温度センサ
JP2004335793A (ja) * 2003-05-08 2004-11-25 Mitsubishi Materials Corp 温度計

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022128468A1 (en) * 2020-12-17 2022-06-23 Tdk Electronics Ag Sensor arrangement and method for producing a sensor arrangement
JP7340130B1 (ja) 2022-04-25 2023-09-07 直文 蕨 非接触型温度センサ
JP2023161389A (ja) * 2022-04-25 2023-11-07 直文 蕨 非接触型温度センサ

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