JP4487825B2 - 温度検出素子 - Google Patents

Description

本発明は、プリント回路基板等に表面実装され温度検出用や温度補償用等に有効な温度検出素子に関する。

従来、プリント回路基板に実装されたパワートランジスタやパワーＩＣ等の電子部品が所定以上に過熱して焼損等を起こすことを防止するために、プリント回路基板にチップ型サーミスタ等の温度検出素子を実装して、電子部品等の温度検出が行われている。また、水晶発振子やバッテリ等の温度補償用としても、チップ型サーミスタ等の温度検出素子が用いられている。

例えば、特許文献１には、サーミスタ素子の一面が基板に当接するようにサーミスタ素子の電極非形成部分が両端部の電極より厚く盛り上がっているチップ型サーミスタが提案されている。このチップ型サーミスタは、基板から熱流がサーミスタ素子の両端部及び中央部の３カ所から同時にサーミスタ素子に伝導され、迅速かつ正確に基板の温度変化が検知できるものである。

特開平１１−３０７３０８号公報（特許請求の範囲、図１）

上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
すなわち、従来の特許文献１に記載の技術では、サーミスタ素子の一面が厚く盛り上がった電極非形成部分を作製するために別途、成形加工が必要であるが、主材料がセラミックスであるサーミスタ素子の成形加工は加工コストが高く、生産性が悪いという不都合があった。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、製造コストの増大を抑制しつつ熱伝導性の向上を図ることができる温度検出素子を提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明の温度検出素子は、チップ状のサーミスタ素体の表面に、第１の端子電極と、第２の端子電極と、絶縁性熱受容部と、を設け、前記絶縁性熱受容部が、前記サーミスタ素体の少なくとも実装面となる側面に形成され前記側面で前記第１の端子電極及び前記第２の端子電極に対して面一な又は突出する厚さに設定されていることを特徴とする。

この温度検出素子では、絶縁性熱受容部が、サーミスタ素体の少なくとも実装面となる側面に形成され該側面で第１の端子電極及び第２の端子電極に対して面一な又は突出する厚さに設定されているので、基板に実装した状態で、基板に絶縁性熱受容部が接触して効率的に基板からの熱をサーミスタ素体に伝導させることができる。また、サーミスタ素体に対して特別な成形加工を行う必要がなく、実装面に絶縁性熱受容部を設けるので、サーミスタ素体を成形加工するよりも製造コストが低く、優れた生産性を有することができる。さらに、絶縁性の熱受容部であるので、基板とサーミスタ素体との間の電気的接合を低くすることができ、サーミスタ素体への電気的影響を抑制することができる。

また、本発明の温度検出素子は、前記第１の端子電極に電気的に接続され前記サーミスタ素体の実装面となる前記側面に直接形成された第１の表面電極と、前記第２の端子電極に電気的に接続され前記サーミスタ素体の実装面となる前記側面に直接形成された第２の表面電極と、前記第１の表面電極及び前記第２の表面電極上に形成された側面絶縁層と、を備え、前記第１の表面電極及び前記第２の表面電極が、所定間隔を空けて互いに対向状態に形成され、前記サーミスタ素体の端部側でそれぞれ前記第１の端子電極及び第２の端子電極に接触して電気的に接続され、前記絶縁性熱受容部が、前記側面絶縁層上に形成されて前記第１の表面電極及び前記第２の表面電極に近接していることを特徴とする。すなわち、この温度検出素子では、第１の表面電極及び第２の表面電極が、絶縁性熱受容部の近傍に形成されているので、サーミスタ特性の決定に大きく寄与する第１の表面電極と第２の表面電極との間の領域に、絶縁性熱受容部によって基板から効率的に熱を伝導させることができ、より良好な熱応答性（より短時間で温度変化に応答する特性）を実現することができる。

さらに、本発明の温度検出素子は、前記第１の端子電極及び前記第２の端子電極が、前記サーミスタ素体の表面に絶縁層を介して形成されていることを特徴とする。すなわち、この温度検出素子では、第１の表面電極及び第２の表面電極に接続されている第１の端子電極及び第２の端子電極が、サーミスタ素体の表面に絶縁層を介して形成されているので、両端部において第１の端子電極及び第２の端子電極とサーミスタ素体との電気的接合が低くなり、サーミスタ特性を第１の表面電極と第２の表面電極との電極間距離に、より依存させることができる。

また、本発明の温度検出素子は、前記第１の端子電極及び前記第２の端子電極が、金属フィラー含有樹脂で形成された樹脂電極であることを特徴とする。すなわち、この温度検出素子では、第１の端子電極及び前記第２の端子電極が、金属フィラー含有樹脂で形成された樹脂電極であるので、金属電極等に比べて熱伝導性が低く、端子電極からの熱放散を防ぐことができる。

本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係る温度検出素子によれば、絶縁性熱受容部が、サーミスタ素体の少なくとも実装面となる側面に形成され該側面で第１の端子電極及び第２の端子電極に対して面一な又は突出する厚さに設定されているので、サーミスタ素体の成形加工が不要であり、基板実装状態で絶縁性熱受容部が基板に接触して効率的に熱伝導を行うことができる。したがって、本発明の温度検出素子によれば、製造コストが低く優れた生産性を有しながら、高精度な温度検出を行うことができる。

以下、本発明に係る温度検出素子の第１実施形態を、図１を参照しながら説明する。

本実施形態の温度検出素子は、チップ型サーミスタ１であって、図１に示すように、チップ状のサーミスタ素体２の表面に、第１の端子電極３と、第２の端子電極４と、サーミスタ素体２の側面を保護する側面絶縁層５と、絶縁性熱受容部６と、を設けている。
上記サーミスタ素体２としては、ＮＴＣ型、ＰＴＣ型、ＣＴＲ型等のサーミスタがあるが、本実施形態では、ＮＴＣ型サーミスタを採用している。このサーミスタ素体２は、Ｍｎ−Ｃｏ−Ｃｕ系材料、Ｍｎ−Ｃｏ−Ｆｅ系材料等のサーミスタ材料で形成されている。

上記第１の端子電極３及び第２の端子電極４は、サーミスタ素体２の端部に直接接着されたＡｇフィラー（金属フィラー）含有樹脂の樹脂電極である。これらの第１の端子電極３及び第２の端子電極４は、例えばサーミスタ素体２の長手方向における端面にＡｇフィラー含有樹脂をスクリーン印刷等による印刷やディップで付け、乾燥後に焼き付けることで形成している。なお、この樹脂電極では、良好なハンダ付け性を維持するように、Ａｇフィラーの含有量が調整されている。
上記側面絶縁層５は、ガラスコートや樹脂コート等で形成されている。

上記絶縁性熱受容部６は、ガラスコート等の絶縁性保護層である。この絶縁性熱受容部６は、サーミスタ素体２の実装面となる側面２ａに側面絶縁層５を介して形成され、側面２ａで第１の端子電極３及び第２の端子電極４に対して面一な又は突出する厚さに設定されている。すなわち、絶縁性熱受容部６から第１の端子電極３及び第２の端子電極４の厚みを差し引いた厚み差をｄとすると、ｄ≧０に設定されている。なお、絶縁性熱受容部６を、サーミスタ素体２の他の側面にも形成しても構わない。

このように本実施形態のチップ型サーミスタ１では、絶縁性熱受容部６が、サーミスタ素体２の実装面となる側面２ａに形成され該側面２ａで第１の端子電極３及び第２の端子電極４に対して面一な又は突出する厚さに設定されているので、プリント回路基板に実装した状態で、プリント回路基板に絶縁性熱受容部６が接触して効率的にプリント回路基板からの熱をサーミスタ素体２に伝導させることができる。

また、サーミスタ素体２に対して特別な成形加工を行う必要がなく、実装面である側面２ａに絶縁性熱受容部６を別途設けるので、サーミスタ素体２を成形加工するよりも製造コストが低く、優れた生産性を有することができる。さらに、サーミスタ素体２との間の電気的接合が低い絶縁性熱受容部６であるので、サーミスタ素体２への電気的影響を抑制することができる。

さらに、第１の端子電極３及び第２の端子電極４が、Ａｇフィラー含有樹脂で形成された樹脂電極であるので、金属電極等に比べて熱伝導性が低く、これら端子電極からの熱放散を防ぐことができ、より高精度な温度検出が可能になる。

次に、本発明に係る温度検出素子の第２実施形態を、図２を参照しながら説明する。なお、以下の各実施形態の説明において、上記実施形態において説明した同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。

第２実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、第１の端子電極３と第２の端子電極４との電極間距離でサーミスタ特性が決定されるのに対し、第２実施形態のチップ型サーミスタ（温度検出素子）１０では、図２に示すように、第１の端子電極３に電気的に接続されサーミスタ素体２の側面２ａに直接形成された第１の表面電極１１と、第２の端子電極４に電気的に接続されサーミスタ素体２の側面２ａに直接形成された第２の表面電極１２と、を備え、これらの表面電極の電極間距離がサーミスタ特性の決定に大きく寄与している点である。さらに、第２実施形態では、第１の表面電極１１及び第２の表面電極１２が絶縁性熱受容部６の近傍に形成されている。

すなわち、第２実施形態では、サーミスタ素体２の側面２ａに第１の表面電極１１及び第２の表面電極１２が所定間隔を空けて互いに対向状態に形成され、サーミスタ素体２の端部側でそれぞれ第１の端子電極３及び第２の端子電極４に接触して電気的に接続されている。これらの第１の表面電極１１及び第２の表面電極１２は、例えばサーミスタ素体２の側面２ａに導電性ペーストをスクリーン印刷等による印刷やディップで付け、乾燥後に焼き付けることで形成されている。

これらの第１の表面電極１１及び第２の表面電極１２上には、側面絶縁層５が形成されている。そして、さらに側面絶縁層５上には、絶縁性熱受容部６が形成されている。したがって、絶縁性熱受容部６は、側面絶縁層５を介して第１の表面電極１１及び第２の表面電極１２に近接して設けられている。

このように本実施形態のチップ型サーミスタ１０では、第１の表面電極１１及び第２の表面電極１２が、絶縁性熱受容部６の近傍に形成されているので、サーミスタ特性の決定に大きく寄与する第１の表面電極１１と第２の表面電極１２との間の領域に、絶縁性熱受容部６によって基板から効率的に熱を伝導させることができ、より良好な熱応答性を実現することができる。

次に、本発明に係る温度検出素子の第３実施形態を、図３を参照しながら説明する。

第３実施形態と第２実施形態との異なる点は、第２実施形態では、第１の端子電極３及び第２の端子電極４がサーミスタ素体２の端部に直接形成されているのに対し、第３実施形態のチップ型サーミスタ（温度検出素子）２０では、図３に示すように、第１の端子電極３及び第２の端子電極４が、サーミスタ素体２の端面に端面絶縁層２１を介して形成されている点である。なお、第１の端子電極３及び第２の端子電極４とサーミスタ素体２との電気的接続は、第２実施形態と同様に、第１の表面電極１１及び第２の表面電極１２を介して行われている。また、上記端面絶縁層２１は、ガラスコートや樹脂コート等で形成されている。

このように第３実施形態のチップ型サーミスタ２０では、第１の表面電極１１及び第２の表面電極１２に接続されている第１の端子電極３及び第２の端子電極４が、サーミスタ素体２の表面との間に端面絶縁層２１を介して形成されているので、両端部において第１の端子電極３及び第２の端子電極４とサーミスタ素体２との電気的接合が低くなり、サーミスタ特性を、第１の表面電極１１と第２の表面電極１２との電極間距離にさらに依存させることができる。したがって、第１の表面電極１１と第２の表面電極１２との電極間距離により、サーミスタ特性をより高精度に調整することが可能になる。

なお、本発明の技術範囲は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記各実施形態の温度検出素子は、サーミスタ部だけを有するチップ型サーミスタ１、１０、２０であるが、サーミスタ部に加えて抵抗部を備えた複合素子（温度検出素子）としても構わない。

すなわち、サーミスタ素体２の側面上に、例えばＲｕＯ_２等の抵抗体ペーストをスクリーン印刷等で印刷し、乾燥後に焼き付けて抵抗体層を抵抗部として形成してもよい。この場合、サーミスタ素体２の側面に第３の端子電極を、絶縁層を介して別途形成しておき、抵抗部の一端を、第１の端子電極３に電気的に接続すると共に、他端を第３の端子電極に電気的に接続することで、第３の端子電極、抵抗部、第１の端子電極３、ＮＴＣサーミスタのサーミスタ素体２及び第２の端子電極４をこの順に直列に接続した温度検出回路を構成させることができる。これにより、両端部及び側面部に電極を有する有効３端子構造の電圧出力タイプリニア温度センサを得ることができる。

この複合素子では、１チップで電圧出力モードの有効３端子構造を有し、出力電圧／温度特性においてリニア特性を実現して信号処理が容易になる。また、サーミスタ素体２と抵抗部との特性の整合を行うことにより、温度検知精度の向上を図ることができる。さらに、抵抗部を含めた１チップ化により、部品点数及び実装面積の削減を図ることができる。

本発明に係る第１実施形態の温度検出素子を示す断面図である。 本発明に係る第２実施形態の温度検出素子を示す断面図である。 本発明に係る第３実施形態の温度検出素子を示す断面図である。

符号の説明

１、１０、２０…チップ型サーミスタ（温度検出素子）、２…サーミスタ素体、２ａ…サーミスタ素体の側面、３…第１の端子電極、４…第２の端子電極、６…絶縁性熱受容部、１１…第１の表面電極、１２…第２の表面電極、２１…端面絶縁層

Claims (3)

1. チップ状のサーミスタ素体の表面に、第１の端子電極と、第２の端子電極と、絶縁性熱受容部と、を設け、
   前記絶縁性熱受容部が、前記サーミスタ素体の少なくとも実装面となる側面に形成され前記側面で前記第１の端子電極及び前記第２の端子電極に対して面一な又は突出する厚さに設定され、
   前記第１の端子電極に電気的に接続され前記サーミスタ素体の実装面となる前記側面に直接形成された第１の表面電極と、
   前記第２の端子電極に電気的に接続され前記サーミスタ素体の実装面となる前記側面に直接形成された第２の表面電極と、
   前記第１の表面電極及び前記第２の表面電極上に形成された側面絶縁層と、を備え、
   前記第１の表面電極及び前記第２の表面電極が、所定間隔を空けて互いに対向状態に形成され、前記サーミスタ素体の端部側でそれぞれ前記第１の端子電極及び第２の端子電極に接触して電気的に接続され、
   前記絶縁性熱受容部が、前記側面絶縁層上に形成されて前記第１の表面電極及び前記第２の表面電極に近接していることを特徴とする温度検出素子。
2. 請求項１に記載の温度検出素子において、
   前記第１の端子電極及び前記第２の端子電極が、前記サーミスタ素体の表面に絶縁層を介して形成されていることを特徴とする温度検出素子。
3. 請求項１又は２に記載の温度検出素子において、
   前記第１の端子電極及び前記第２の端子電極が、金属フィラー含有樹脂で形成された樹脂電極であることを特徴とする温度検出素子。

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