熱敏電阻陣列的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種具有柔性，并易于與基板或其他元器件連接的熱敏電阻陣列。熱敏電阻陣列（1）包括：公共端子電極（11），該公共端子電極（11）由板狀的金屬形成；熱敏電阻薄膜（12），該熱敏電阻薄膜（12）形成在公共端子電極（11）上；多個獨立端子電極（13），該多個獨立端子電極（13）以彼此隔離的方式形成在熱敏電阻薄膜（12）上；及多個突起電極（14），該多個突起電極（14）分別從多個獨立端子電極（13）上突出。
【專利說明】熱敏電阻陣列
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及具有多個熱敏電阻元件的熱敏電阻陣列。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，這種熱敏電阻陣列被用于在對象物中測定多個部位的溫度的溫度傳感器等。該溫度傳感器例如像下述專利文獻(xiàn)1所記載的那樣，在氧化鋁制的基板上將三個第一電極要素并列排列并粘接。利用濺射法形成熱敏電阻薄膜層，以覆蓋第一電極要素的整個面。在該熱敏電阻薄膜層上，將三個第二電極要素并列配置成與三個第一電極要素交叉。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可將三個第一電極要素和三個第二電極要素交叉形成的總計九個部位用作溫度測定點。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0004]專利文獻(xiàn)1:日本專利特開平5-332847號公報實用新型內(nèi)容
[0005]近年來，在智能手機(jī)之類的電子設(shè)備上越來越多裝載發(fā)熱量較大的元器件。為了有效抑制上述發(fā)熱元器件的溫度上升，有時在電子設(shè)備中，會利用溫度傳感器來檢測發(fā)熱元器件的溫度，并基于該檢測結(jié)果來控制該發(fā)熱元器件的動作。然而，在電子設(shè)備中，發(fā)熱元器件的周圍也大多高密度地安裝著各種元器件。因此，需要薄且具有柔性的熱敏電阻陣列，以便在狹窄的地方也能進(jìn)行設(shè)置。
[0006]因此，本實用新型的目的在于提供一種具有柔性的熱敏電阻陣列以及使用該熱敏電阻陣列的溫度傳感器。
[0007]為了達(dá)到上述目的，本實用新型的第一方面為熱敏電阻陣列，包括:公共端子電極，該公共端子電極由板狀的金屬形成；熱敏電阻層，該熱敏電阻層形成在所述的公共端子電極上；多個獨立端子電極，該多個獨立端子電極以彼此隔離的方式形成在所述的熱敏電阻層上；及多個突起電極，該多個突起電極分別從所述多個獨立端子電極上突出。
[0008]根據(jù)上述方面，能提供一種具有柔性并易于與基板或其他元器件連接的薄型熱敏電阻陣列。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是一實施方式所涉及的熱敏電阻陣列的外觀立體圖。
[0010]圖2是圖1所示熱敏電阻陣列的俯視圖。
[0011]圖3是表示具有圖1的熱敏電阻陣列的溫度傳感器的結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0012]圖4是圖3所示的熱敏電阻陣列和掃描儀的分解圖。
[0013]圖5是表示利用多個不同的獨立端子電極的檢測溫度的時間變化的曲線圖。
[0014]圖6是變形例所涉及的熱敏電阻陣列的外觀立體圖。
[0015]圖7是表示與圖6的熱敏電阻陣列相連接的元器件內(nèi)置基板的截面圖?！揪唧w實施方式】
[0016](實施方式)
[0017]以下，參照附圖，對本實用新型的一實施方式所涉及的熱敏電阻陣列進(jìn)行詳細(xì)說明。首先，對幾個附圖所示的X軸，y軸以及z軸進(jìn)行說明。X軸，y軸和z軸彼此正交，表示熱敏電阻裝置的左右方向，前后方向以及厚度方向。
[0018](熱敏電阻陣列的結(jié)構(gòu))
[0019]熱敏電阻陣列1 具有負(fù)溫度系數(shù)(NTC (Negative Temperature Coefficient))。為了具有柔性，如圖1和圖2所示，該熱敏電阻陣列1包括公共端子電極11，熱敏電阻薄膜層12，及多個(優(yōu)選為三個以上)獨立端子電極13。在圖1和圖2中，作為多個獨立端子電極13，舉例示出9個獨立端子電極13a?13i。
[0020]公共端子電極11典型地由銀(Ag)，鈀(Pd)，鉬(Pt)或金(Au)等貴金屬，或者銅(Cu)，鎳(Ni)，鋁(A1)，鎢(W)或鈦(Ti)等賤金屬形成。除此之外，公共端子電極11也可以由包含上述貴金屬群及/或賤金屬群中所選出的二種以上金屬的合金形成。該公共端子電極11由上述金屬材料粉末糊料涂布或印刷成片狀后燒制而成，具有z軸方向的厚度約為10?80 μ m，X軸方向及y軸方向的長度約為10mm的近似長方體形狀。
[0021]熱敏電阻薄膜層12由陶瓷材料形成。該陶瓷材料由從錳(Mn)，鎳(Ni)，鐵(Fe)，鈦(Ti)，鈷(Co)，鋁(A1)及鋅(Zn)等過渡元素中選擇的至少兩種過渡元素的氧化物以及規(guī)定的添加物制作而成。該熱敏電阻薄膜層12由上述陶瓷材料的漿料形成為片材狀，z軸方向的厚度約有1?10 μ m。
[0022]這種熱敏電阻薄膜層12形成在與公共端子電極11的xy平面平行的兩個面中的z軸正方向側(cè)的面上。熱敏電阻薄膜層12優(yōu)選形成為覆蓋上述公共端子電極11的整個面。換言之，優(yōu)選為從z軸方向俯視時，該熱敏電阻薄膜層12的輪廓線與公共端子電極11的輪廓線實質(zhì)上一致。
[0023]各獨立端子電極13由與上述公共端子電極11相同的材料形成，將該材料的糊料形成為規(guī)定形狀。關(guān)于各獨立端子電極13, z軸方向的厚度為0.1?10 μ m, X軸方向以及y軸方向的長度分別約為1mm。
[0024]上述那樣的獨立端子電極13形成在上述熱敏電阻薄膜層12的z軸正方向側(cè)的面上。在圖1和圖2的示例中，獨立端子電極13在X軸方向及y軸方向上各排列三個而成格子狀(方格狀)。更具體而言，四角的獨立端子電極13從構(gòu)成熱敏電阻薄膜層12的四角的兩邊起相距約2mm的直線距離而配置。此外，對于相鄰兩個獨立端子電極13，x軸方向及y軸方向的間隔彼此相等。
[0025]如上所述，在本實施方式中，多個獨立端子電極13配置成格子狀。但是，其配置優(yōu)選為根據(jù)溫度測定的對象物進(jìn)行適宜且恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計。
[0026]這里，為了便于熱敏電阻陣列1與其他集成電路連接，在各獨立端子電極13上，各設(shè)置有一個分別由上表面往z軸方向突出的突起電極14。在圖1及圖2中，作為多個突起電極14,舉例表示出九個突起電極14a?14i。
[0027]各突起電極14優(yōu)選為將例如含有Ag的導(dǎo)電性粘結(jié)劑整形成類似錐體形狀并使之呈現(xiàn)半固化狀態(tài)。作為錐體，舉例示出圓錐，三角錐及四角錐等。此外，各突起電極14也可以不是類似錐體形狀，而是具有類似柱體形狀。
[0028]此處，為了不影響公共端子電極11與各獨立端子電極13間的阻抗值，各突起電極14如圖2所示的那樣，優(yōu)選為從z軸方向俯視時，輪廓線包含在形成其自身的獨立端子電極13(即相對應(yīng)的獨立端子電極13)的輪廓線內(nèi)。因而，在本實施方式中，關(guān)于突起電極14(即錐體)的底面，X軸方向及y軸方向的長度(最大值)被設(shè)計為不超過1mm。此外，各突起電極14的輪廓線優(yōu)選為從z軸方向俯視時，被包含在其對應(yīng)的獨立端子電極13的輪廓線內(nèi)，兩輪廓線也可以相重合。
[0029](熱敏電阻陣列的制作方法)
[0030]接著，對上述結(jié)構(gòu)的熱敏電阻陣列1的制造方法的一個示例進(jìn)行說明。
[0031](1)首先，作為熱敏電阻薄膜層12的原料的一個示例，將Mn - N1- Fe - Ti的氧化物稱量使其達(dá)到規(guī)定的配比(電阻率為104Qcm)。稱量后的原料通過球磨機(jī)利用氧化鋯等粉碎介質(zhì)進(jìn)行充分的濕法粉碎。之后，將粉碎完成的原料在規(guī)定溫度下進(jìn)行預(yù)燒制，由此獲得陶瓷粉末。
[0032](2)接下來，在由(1)得到的陶瓷粉末中添加有機(jī)粘合劑，以濕法對它們進(jìn)行混合處理。由此得到混雜有陶瓷粒子的衆(zhòng)料。利用刮刀(doctor blade)法等，從該衆(zhòng)料生成陶瓷生片。此處，對陶瓷生片的厚度等進(jìn)行調(diào)整，使得燒成后的厚度大概為5μπι。在這樣得到的陶瓷生片上利用刮刀法等涂布以Ag - Pd為主要成分的公共端子電極11用的金屬糊料，由此形成母片材。此處，對金屬糊料的涂布厚度進(jìn)行調(diào)整，使得燒成后的母片材的厚度大概為30μπι。之后，在母片材的金屬糊料上絲網(wǎng)印刷Ag - Pd為主要成分的金屬糊料，使得燒成后形成九個獨立端子電極13。關(guān)于九個獨立端子電極13的配置如上所述。
[0033](3)接下來，將由(2)得到的母片材切割成具有九個獨立端子電極13的熱敏電阻陣列1的尺寸(10mmX 10mm)。切割后的熱敏電阻陣列1收納在氧化鋯制的匣子中。之后，對這些母片材進(jìn)行脫粘合劑處理，并進(jìn)一步在規(guī)定溫度(例如1100°C)進(jìn)行燒制。由此，得到大量包括公共端子電極11，熱敏電阻薄膜層12及九個獨立端子電極13且具有柔性的熱敏電阻陣列1的半完成品。
[0034](4)接下來，由(3)得到的半完成品中，在各獨立端子電極13的上表面利用含有Ag的導(dǎo)電性粘結(jié)劑形成作為突出電極14的錐體(例如圓錐體)。之后，未固化的突起電極14通過約140°C下的熱處理進(jìn)行預(yù)成型，使之成為半固化的狀態(tài)。由此得到熱敏電阻陣列1的完成品。
[0035](熱敏電阻陣列的應(yīng)用例)
[0036]上述結(jié)構(gòu)的熱敏電阻陣列1，例如，可適用于圖3，圖4所示的溫度傳感器10。該溫度傳感器10在熱敏電阻陣列1的基礎(chǔ)上，還包括掃描儀2和數(shù)字萬用表3。
[0037]掃描儀2是包括樹脂模塑21，多個外部端子電極22的集成電路。
[0038]樹脂模塑21具有類似長方體形狀。另外，樹脂模塑21的內(nèi)部密封有可以實施規(guī)定動作(詳細(xì)內(nèi)容后述)的電子電路。
[0039]多個外部端子電極22與樹脂模塑21內(nèi)的集成電路相連接。此外，多個外部端子電極22設(shè)置在樹脂模塑21的底面(更具體而言，與z軸正交的兩個面中負(fù)方向側(cè)的一面)。
[0040]各外部端子電極22例如由與上述獨立端子電極13相同的材料形成，將該材料的糊料形成為規(guī)定形狀。另外，對于各外部端子電極22，其X軸，y軸以及z軸方向的尺寸例如與各獨立端子電極13大致相同。
[0041]多個外部端子電極22，在圖3，圖4的示例中，在X軸，y軸兩個方向上各排列四個而成格子狀。具體舉例來說，四角的外部端子電極22從構(gòu)成樹脂模塑21的四角的兩邊起隔開約2_的直線距離而配置。此外，對于相鄰兩個外部端子電極22，x軸方向和y軸方向的間隔彼此相等，設(shè)計為與相鄰兩個獨立端子電極13的X軸方向間隔及y軸方向間隔大致相同的數(shù)值。
[0042]這里，在圖3，圖4中，作為多個外部端子電極22，舉例示出十六個外部端子電極。其中，對三行三列的外部端子電極22標(biāo)注22a?22i作為參照符號。此外，外部端子電極22a?22i以外的任一個外部端子電極，標(biāo)注22j作為參照符號。
[0043]將上述結(jié)構(gòu)的掃描儀2與熱敏電阻陣列1進(jìn)行接合。更具體而言，熱敏電阻陣列1所具備的半固化狀態(tài)的突起電極14a?14i與掃描儀2的外部端子電極22a?22i相抵接。在約180°C的溫度環(huán)境下對該狀態(tài)下的熱敏電阻陣列1及掃描儀2從上下方向利用沖壓機(jī)等進(jìn)行按壓。由此，半固化狀態(tài)的突起電極14a?14i正式固化，掃描儀2與熱敏電阻陣列1固定接合在一起。
[0044]接下來，對同數(shù)字萬用表3的連接進(jìn)行說明。首先，熱敏電阻陣列1的公共端子電極11使用布線連接到數(shù)字萬用表3。另外，掃描儀2的外部端子電極22j使用布線連接到數(shù)字萬用表3。
[0045]將以上結(jié)構(gòu)的溫度傳感器10配置在溫度檢測的對象物附近。然后，掃描儀2例如每隔一定時間選擇外部端子電極22a?22i中任意一個。由此，夕卜部端子電極22a?22i中所被選擇的電極(換言之，獨立端子電極13a?13i中與當(dāng)前選中的外部端子電極22電連接的獨立端子電極)經(jīng)由外部端子電極22j連接到數(shù)字萬用表3。
[0046]數(shù)字萬用表3通過產(chǎn)生恒定電流，從而檢測出公共端子電極11與獨立端子電極13a?13i中的目前所選擇的電極之間的電壓值。數(shù)字萬用表3根據(jù)檢測出的電壓值，以及預(yù)先設(shè)定的電流值求出公共端子電極11與當(dāng)前選中的獨立端子電極13之間的電阻值。
[0047]通過重復(fù)以上動作，數(shù)字萬用表3在某一時刻求出公共端子電極11與獨立端子電極13a之間的電阻值，經(jīng)過一定時間后，求出公共端子電極11與獨立端子電極13b之間的電阻值。之后，同樣的，每隔一定時間求出公共端子電極11與獨立端子電極13c?13i之間的電阻值。此處，熱敏電阻薄膜層12的電阻值與測定點(即獨立端子電極13的位置)的溫度相關(guān)。數(shù)字萬用表3例如顯示應(yīng)通知測定者的與檢測出的電阻值相關(guān)的溫度。
[0048](熱敏電阻陣列的效果)
[0049]如上所述，公共端子電極11，熱敏電阻薄膜層12及各獨立端子電極13的厚度如上所述，因此，作為熱敏電阻陣列1的厚度為10?100 μ m以下，為薄型。此外，雖然熱敏電阻薄膜層12在單體時比較脆弱，但在本實施方式中，由于在具有柔性(延展性)的金屬制的公共端子電極11上將熱敏電阻薄膜層12 —體化，因而能夠賦予熱敏電阻陣列1具有柔性。
[0050]此外，本申請發(fā)明人在大氣中將獨立端子電極13i的背面?zhèn)扰c100°C的熱源相接觸，來測定獨立端子電極13a，13c，13i中的溫度的時間變化。其結(jié)果如圖5所示。在本溫度傳感器10中，采用與以往氧化鋁不同的金屬制的公共端子電極11，且該公共端子電極11直接與測定對象相接觸。從而，在圖5中，如獨立端子電極13a，13c，13i的溫度特性曲線Ta，Tc, Ti所示，可知溫度迅速達(dá)到平衡狀態(tài)，迅速進(jìn)行響應(yīng)。[0051]此外，溫度傳感器10能夠以其單體檢測出測定對象的多個部位的溫度。因此，無需將多個熱敏電阻元件分別安裝于測定對象，從而成本較低。此外，溫度傳感器10不是對各測定點具有二個即一對的端子電極，而是對各測定點僅包括一個獨立端子電極13和單一的公共端子電極11，因此容易進(jìn)行布線。
[0052]此外，在本實施方式中，熱敏電阻陣列1具有通過多個突起電極14，能夠直接與掃描儀2接合的結(jié)構(gòu)。由此，能夠省略熱敏電阻陣列1與掃描儀2之間的布線，兩者能夠容易地進(jìn)行連接。另外，可以縮短從各獨立端子電極13到數(shù)字萬用表3的布線的長度。
[0053]此外，在本實施方式中，作為優(yōu)選結(jié)構(gòu)，從z軸方向俯視時，各突起電極14的輪廓線被包含在其相對應(yīng)的獨立端子電極13的輪廓線內(nèi)，與此同時，各突起電極14呈現(xiàn)類似錐體的形狀。所述形狀在將熱敏電阻陣列1按壓接合至掃描儀2時，能夠降低突起電極14因變形而從獨立端子電極13溢出的可能性。由此，可以抑制各獨立端子電極13與公共端子電極11之間的電阻值的變動。
[0054]此外，在本實施方式中，作為優(yōu)選結(jié)構(gòu)，各突起電極14是由半固化狀態(tài)的導(dǎo)電性粘接劑整形而成。由此，熱敏電阻陣列1與掃描儀2能夠簡單地進(jìn)行接合。
[0055](變形例)
[0056]上述實施方式的熱敏電阻陣列1中，獨立端子電極13在熱敏電阻薄膜層12上形成為方格狀。但并不限定于此，如圖6所示的變形例(即熱敏電阻陣列l(wèi)a)那樣，也可以將多個獨立端子電極13在一條直線上隔開間隔而形成。
[0057]上述結(jié)構(gòu)的熱敏電阻陣列l(wèi)a，在圖7下部分舉例示出通過插入元器件內(nèi)置基板4內(nèi)進(jìn)行使用。另外，為了便于理解，圖7的上部分表示的是將熱敏電阻陣列l(wèi)a及元器件內(nèi)置基板4分解之后的樣子。具體來說，元器件內(nèi)置基板4包括多層基板41，電子元器件42及布線導(dǎo)體群43。
[0058]多層基板41是在約180°C下由固化的熱固化性樹脂層多次層疊而成。這里，圖7中用虛線表示各樹脂層的界面。
[0059]此外，電子元器件42可以是上述實施方式的掃描儀2那樣的集成電路，也可以是電容器那樣的無源元器件。
[0060]布線導(dǎo)體群43由多個平面狀的布線圖案導(dǎo)體和多個過孔導(dǎo)體等構(gòu)成，并與電子元器件42電連接。另外，為了避免圖示的復(fù)雜，在圖7中，僅給一個布線圖案導(dǎo)體標(biāo)注了參照符號43。
[0061]熱敏電阻陣列l(wèi)a，在突起電極14未固化的狀態(tài)下，將其插入多層基板41未固化的元器件內(nèi)置基板4，與布線導(dǎo)體群43相抵接。在這種狀態(tài)下，對熱敏電阻陣列l(wèi)a及元器件內(nèi)置基板4在約180°C的溫度環(huán)境下利用沖壓機(jī)從上下方向進(jìn)行按壓。由此，半固化狀態(tài)的突起電極14及多層基板41正式固化，從而熱敏電阻陣列l(wèi)a與元器件內(nèi)置基板4固定接合
在一起。
[0062](補(bǔ)充說明)
[0063]另外，在上述實施方式及變形例中，熱敏電阻陣列l(wèi)，la為NTC熱敏電阻。但并不限定于此，熱敏電阻陣列1，la也可以是具有正溫度系數(shù)(PTC (Positive TemperatureCoefficient))的器件。
[0064]此外，在上述實施方式中，作為熱敏電阻陣列1的應(yīng)用例，對具有掃描儀2及數(shù)字萬用表3的溫度傳感器10進(jìn)行了說明。但并不限定于此，熱敏電阻陣列1也可以通過帶有能夠?qū)崿F(xiàn)掃描儀2和數(shù)字萬用表3同樣功能的1C芯片的電子設(shè)備，檢測出測定點(即獨立端子電極13的位置)的溫度。
[0065]此外，在上述實施方式中，公共端子電極11，熱敏電阻薄膜層12及各獨立端子電極13優(yōu)選為同時燒制形成。但并不限定于此，至少公共端子電極11和熱敏電阻薄膜層12可以同時燒制形成。
[0066]工業(yè)上的實用性
[0067]本實用新型所涉及的熱敏電阻陣列是具有柔性，并易于與基板或其他元器件連接的熱敏電阻陣列，適用于溫度傳感器或加熱器等。
[0068]標(biāo)號說明
[0069]l、la熱敏電阻陣列
[0070]11公共端子電極
[0071]12熱敏電阻薄膜層
[0072]13、13a?13i獨立端子電極
[0073]14、14a?14i 突起電極
[0074]10溫度傳感器
[0075]2掃描儀
[0076]21樹脂模塑
[0077]22、22a?22j外部端子電極
[0078]3數(shù)字萬用表
【權(quán)利要求】
1.一種熱敏電阻陣列，其特征在于，包括:公共端子電極，該公共端子電極由板狀的金屬形成；熱敏電阻層，該熱敏電阻層形成在所述公共端子電極上；多個獨立端子電極，該多個獨立端子電極以彼此隔離的方式形成在所述熱敏電阻層上；及多個突起電極，該多個突起電極分別從所述多個獨立端子電極上突出。
2.如權(quán)利要求1所述的熱敏電阻陣列，其特征在于，所述多個突起電極從所述規(guī)定方向俯視時，所述多個突起電極所具有的輪廓線包含在對應(yīng)的所述獨立端子電極的輪廓線內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的熱敏電阻陣列，其特征在于，所述多個突起電極由導(dǎo)電性粘結(jié)劑形成。
4.如權(quán)利要求3所述的熱敏電阻陣列，其特征在于，所述多個突起電極由半固化狀態(tài)的所述導(dǎo)電性粘結(jié)劑形成。
5.如權(quán)利要求1所述的熱敏電阻陣列，其特征在于，所述多個突起電極的形狀為類似錐體。
【文檔編號】G01K7/22GK203480969SQ201320620971
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年10月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月9日
【發(fā)明者】三浦忠將 申請人:株式會社村田制作所