專利名稱：熱敏電阻陣列及溫度傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及具有多個(gè)熱敏電阻元件的熱敏電阻陣列及利用該熱敏電阻陣列的溫度傳感器。
背景技術(shù)：
以往，這種熱敏電阻陣列用于在對(duì)象物中測(cè)定多個(gè)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)I所記載的那樣，在氧化鋁制的基板上將三個(gè)第一電極要素并列排列并粘接。利用濺射法來(lái)形成熱敏電阻薄膜層，以覆蓋第一電極要素的整個(gè)面。在該熱敏電阻薄膜層上，將三個(gè)第二電極要素并列配置成與三個(gè)第一電極要素交叉。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可將三個(gè)第一電極要素和三個(gè)第二電極要素交叉的總計(jì)九個(gè)部位用作為溫度測(cè)定點(diǎn)?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1:日本專利特開(kāi)平5 - 332847號(hào)公報(bào)
實(shí)用新型內(nèi)容近年來(lái)，在智能手機(jī)之類的電子設(shè)備上裝載有較多發(fā)熱較大的元器件。為了有效抑制上述發(fā)熱元器件的溫度上升，有時(shí)在電子設(shè)備中，利用溫度傳感器來(lái)檢測(cè)發(fā)熱元器件的溫度，基于該檢測(cè)結(jié)果，控制該發(fā)熱元器件的動(dòng)作。然而，在電子設(shè)備中，大多在發(fā)熱元器件的周?chē)哺呙芏鹊匕惭b有各種元器件。因此，需要薄且具有柔性的熱敏電阻陣列，以便在較窄的地方也能進(jìn)行設(shè)置。因此，本實(shí)用新型的目的在于提供一種具有柔性的薄型熱敏電阻陣列及利用該薄型熱敏電阻陣列的溫度傳感器。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)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；熱敏電阻薄膜，該熱敏電阻薄膜形成在所述公共電極上；及多個(gè)獨(dú)立端子電極，該多個(gè)獨(dú)立端子電極以彼此隔離的方式形成在所述熱敏電阻
薄膜上。此外，本實(shí)用新型的第二方面為溫度傳感器，該溫度傳感器利用熱敏電阻陣列，該熱敏電阻陣列包含:公共端子電極，該公共端子電極由板狀的金屬形成；熱敏電阻薄膜，該熱敏電阻薄膜形成在所述公共端子電極上；及多個(gè)獨(dú)立端子電極，該多個(gè)獨(dú)立端子電極以彼此隔離的方式形成在所述熱敏電阻薄膜上。該溫度傳感器包括:選擇單元，該選擇單元構(gòu)成為能與所述公共端子電極、各所述多個(gè)獨(dú)立端子電極進(jìn)行電連接，并從該多個(gè)獨(dú)立端子電極中任意選擇一個(gè)；及檢測(cè)單元，該檢測(cè)單元檢測(cè)所述公共端子電極與所述選擇的獨(dú)立端子電極之間的電阻值。此外，本實(shí)用新型的第三方面為熱敏電阻陣列，包括:板狀的金屬基材；第一熱敏電阻薄膜和第二熱敏電阻薄膜，該第一熱敏電阻薄膜和第二熱敏電阻薄膜形成在所述金屬基材中彼此相對(duì)的第一面和第二面上；公共端子電極，該公共端子電極形成在所述第一熱敏電阻薄膜上；及多個(gè)獨(dú)立端子電極，該多個(gè)獨(dú)立端子電極以彼此隔離的方式形成在所述第二熱敏電阻薄膜上。根據(jù)上述方面，能提供一種具有柔性的薄型熱敏電阻陣列及利用該薄型熱敏電阻陣列的溫度傳感器。

圖1是一實(shí)施方式所涉及的熱敏電阻陣列的外觀立體圖。圖2是圖1的熱敏電阻陣列的俯視圖。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)的框圖。圖4是表示利用多個(gè)不同的獨(dú)立端子電極的檢測(cè)溫度的時(shí)間變化的曲線圖。圖5是第一變形例所涉及的熱敏電阻陣列的外觀立體圖。圖6是第二變形例所涉及的熱敏電阻陣列的外觀立體圖。圖7是圖6的熱敏電阻陣列的主視圖。
具體實(shí)施方式
(實(shí)施方式)以下，參照附圖，對(duì)本實(shí)用新型的一實(shí)施方式所涉及的熱敏電阻陣列及具有該熱敏電阻陣列的溫度傳感器進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。(引言)首先,對(duì)幾個(gè)附圖所示的X軸、y軸及Z軸進(jìn)行說(shuō)明。X軸、y軸及Z軸彼此正交，表示熱敏電阻裝置的左右方向、前后方向及厚度方向。(熱敏電阻陣列的結(jié)構(gòu))熱敏電阻陣列I 具有負(fù)溫度系數(shù)(NTC (Negative Temperature Coefficient))。為了具有柔性，如圖1及圖2所示，該熱敏電阻陣列I包括公共端子電極11、熱敏電阻薄膜層12、及多個(gè)(優(yōu)選為三個(gè)以上)獨(dú)立端子電極13。在圖1及圖2中，作為多個(gè)獨(dú)立端子電極13，舉例示出九個(gè)獨(dú)立端子電極13a 13i。公共端子電極11典型地由Ag、Pd、Pt或Au等貴金屬、或者Cu、N1、Al、W或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及賤金屬的合金形成。該公共端子電極11由上述金屬材料的粉末糊料形成為片材狀，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(zhǎng)度約為IOmm的近似長(zhǎng)方體形狀。熱敏電阻薄膜層12由陶瓷材料形成。該陶瓷材料由從Mn、N1、Fe、T1、Co、Al及Zn等過(guò)渡元素中選擇的至少兩種過(guò)渡元素的氧化物形成。該熱敏電阻薄膜層12由上述陶瓷材料的衆(zhòng)料形成為片材狀，z軸方向的厚度約有I 10 μ m。這種熱敏電阻薄膜層12形成在與xy平面平行的公共端子電極11的兩個(gè)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(gè)面。換言之，優(yōu)選為從z軸方向俯視時(shí)，該熱敏電阻薄膜層12的外緣與公共端子電極11的外緣
實(shí)質(zhì)上一致。各獨(dú)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(dú)立端子電極13, z軸方向的厚度為0.1 10 μ m, X軸方向及y軸方向的長(zhǎng)度分別約為1mm。上述那樣的獨(dú)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及圖2的示例中，獨(dú)立端子電極13在X軸方向及y軸方向上各排列三個(gè)而成格子狀(方格狀)。更具體而言，四角的獨(dú)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(duì)于相鄰兩個(gè)獨(dú)立端子電極13，x軸方向及y軸方向的間隔彼此相等。如上所述，在本實(shí)施方式中，多個(gè)獨(dú)立端子電極13配置成方格狀。但是，其配置應(yīng)根據(jù)溫度測(cè)定的對(duì)象物而進(jìn)行適宜且適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)。上述公共端子電極11、熱敏電阻薄膜層12及各獨(dú)立端子電極13優(yōu)選為一體燒成。但并不限定于此，只要至少公共端子電極11與熱敏電阻薄膜層12 —體燒成即可。公共端子電極11、熱敏電阻薄膜層12及各獨(dú)立端子電極13的厚度如上所述，因此，作為熱敏電阻陣列I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(shí)較脆弱，但在本實(shí)施方式中，由于在有柔性(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，因此，能對(duì)熱敏電阻陣列I賦予柔性。(熱敏電阻陣列的制法)接著，對(duì)上述結(jié)構(gòu)的熱敏電阻陣列I的制造方法的一個(gè)示例進(jìn)行說(shuō)明。(I)首先，作為熱敏電阻薄膜層12的原料，將Mn — Ni — Fe — Ti的氧化物稱量使其達(dá)到規(guī)定的配方(電阻率為104Qcm)。稱量后的原料由球磨機(jī)利用氧化鋯等粉碎介質(zhì)進(jìn)行充分的濕法粉碎。之后，粉碎完的原料在規(guī)定溫度下進(jìn)行預(yù)燒制，由此獲得陶瓷粉末。(2)接下來(lái)，在由(I)得到的陶瓷粉末中添加有機(jī)粘合劑，以濕法對(duì)它們進(jìn)行混合處理。由此，獲得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(duì)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(duì)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30 μ m。之后，在母片材的金屬糊料上絲網(wǎng)印刷以Ag - Pd為主成分的金屬糊料，以用于九個(gè)獨(dú)立端子電極13。關(guān)于九個(gè)獨(dú)立端子電極13的配置如上述那樣。(3)接下來(lái)，將由(2)得到的母片材切割成具有九個(gè)獨(dú)立端子電極13的熱敏電阻陣列I的尺寸(IOmmX 10mm)。切割后的熱敏電阻陣列I收納在氧化鋯制的匣子中。之后，對(duì)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IlO(TC)下進(jìn)行燒成。由此，大量得到包括公共端子電極11、熱敏電阻薄膜層12及九個(gè)獨(dú)立端子電極13且具有柔性的薄型熱敏電阻陣列I。另外，對(duì)于以上的熱敏電阻陣列I的進(jìn)一步的詳細(xì)情況，可參照國(guó)際公開(kāi)W02011/024724 號(hào)。(熱敏電阻陣列的應(yīng)用例)上述結(jié)構(gòu)的熱敏電阻陣列I例如可適用于圖3所示的溫度傳感器2。該溫度傳感器2在熱敏電阻陣列I的基礎(chǔ)上，包括掃描儀21和數(shù)字萬(wàn)用表22。 在熱敏電阻陣列I中，對(duì)公共端子電極11、各獨(dú)立端子電極13分別連接有布線。公共端子電極11的布線連接到數(shù)字萬(wàn)用表22。與此相對(duì)，各獨(dú)立端子電極13的布線連接到掃描儀21中對(duì)應(yīng)的信道。更具體而言，獨(dú)立端子電極13a 13i的布線連接到信道CHa CHi。掃描儀21例如每隔一定時(shí)間選擇信道CHa CHi中的任一個(gè)，由此，連接到所選擇的信道CH的獨(dú)立端子電極13每隔一定時(shí)間與數(shù)字萬(wàn)用表22連接。數(shù)字萬(wàn)用表22通過(guò)產(chǎn)生恒定電流，從而檢測(cè)出公共端子電極11與連接到掃描儀21的信道CH的獨(dú)立端子電極13之間的電阻值。其結(jié)果是，在某一時(shí)刻，檢測(cè)出公共端子電極11與獨(dú)立端子電極13a之間的電阻值，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后，檢測(cè)出公共端子電極11與獨(dú)立端子電極13b之間的電阻值。之后，同樣地，每隔一定時(shí)間檢測(cè)出公共端子電極11與獨(dú)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(cè)定點(diǎn)(即獨(dú)立端子電極13的位置)的溫度相關(guān)。數(shù)字萬(wàn)用表22顯示與所檢測(cè)出的電阻值相關(guān)的溫度。(熱敏電阻陣列及溫度傳感器的效果)如上所述，公共端子電極11、熱敏電阻薄膜層12及各獨(dú)立端子電極13的厚度如上所述，因此，作為熱敏電阻陣列I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(shí)較脆弱，但在本實(shí)施方式中，由于在有柔性(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，因此，能對(duì)熱敏電阻陣列I賦予柔性。此外，本申請(qǐng)發(fā)明人在大氣中使獨(dú)立端子電極13i的背面?zhèn)扰c100°C的熱源相接觸，測(cè)定了獨(dú)立端子電極13a、13c、13i中的溫度的時(shí)間變化。其結(jié)果如圖4所示。在本溫度傳感器2中，采用與以往的氧化鋁不同的金屬制的公共端子電極11，且公共端子電極11直接與測(cè)定對(duì)象相接觸。從而，圖4中，如獨(dú)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)。此外，溫度傳感器2能以其單體檢測(cè)出測(cè)定對(duì)象的多個(gè)部位的溫度。因此，無(wú)需將多個(gè)熱敏電阻元件分別安裝于測(cè)定對(duì)象，從而成本較低。此外，溫度傳感器2不是對(duì)各測(cè)定點(diǎn)具有二個(gè)即一對(duì)的端子電極，而是對(duì)各測(cè)定點(diǎn)僅包括一個(gè)獨(dú)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。(第一變形例)在上述實(shí)施方式中，獨(dú)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，也可以如圖5所示的那樣，將多個(gè)獨(dú)立端子電極13在一條直線上隔開(kāi)間隔而形成。(第二變形例)在圖6及圖7中，熱敏電阻陣列5具有負(fù)溫度系數(shù)(NTC (Negative TemperatureCoefficient))。為了具有柔性，該熱敏電阻陣列I包括金屬基材51、第一熱敏電阻薄膜層52、第二熱敏電阻薄膜層53、單一的公共端子電極54、及多個(gè)(優(yōu)選為三個(gè)以上)獨(dú)立端子電極55。在本實(shí)施方式中，設(shè)獨(dú)立端子電極55有二十五個(gè)。金屬基材51例如由與上述公共端子電極11相同的材料及尺寸形成，并利用與該公共端子電極11相同的方法來(lái)制作。第一及第二熱敏電阻薄膜層52、53例如由與上述熱敏電阻薄膜層12相同的陶瓷材料形成，在z軸方向上具有約I 10 μ m的厚度。第一熱敏電阻薄膜層52形成在與xy平面平行的金屬基材51的兩個(gè)面中的z軸負(fù)方向側(cè)的面上，第二熱敏電阻薄膜層53形成在z軸正方向側(cè)的面上。此外，第一及第二熱敏電阻薄膜層52、53也形成為將形成有第一及第二熱敏電阻薄膜層52、53本身的金屬基材51的整個(gè)面覆蓋。公共端子電極54及各獨(dú)立端子電極55由與金屬基材51相同的材料形成，在z軸方向上具有0.1 10 μ m的厚度，在X軸方向及y軸方向上分別具有約Imm的長(zhǎng)度。此外，公共端子電極54及獨(dú)立端子電極55可利用與上述獨(dú)立端子電極13同樣的方法來(lái)制造。此外，公共端子電極54例如從z軸方向俯視時(shí)、形成于第一熱敏電阻薄膜層52的中央部分。此外，各獨(dú)立端子電極55例如在X軸方向及I軸方向上各排列五個(gè)而成格子狀(方格狀)。上述結(jié)構(gòu)的熱敏電阻陣列5在用作為溫度傳感器的情況下，經(jīng)由布線連接到上述掃描儀21及數(shù)字萬(wàn)用表22。(熱敏電阻陣列及溫度傳感器的效果)根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，在金屬基材51的一面及其相對(duì)面上形成相同厚度的第一及第二熱敏電阻薄膜層52、53。因而，在燒成時(shí)，第一及第二熱敏電阻薄膜層52、53彼此沿相反方向翹曲，因此，結(jié)果是能防止熱敏電阻陣列5的翹曲。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，熱敏電阻陣列5在z軸方向上包括兩個(gè)熱敏電阻薄膜層52、53。此夕卜，在這些熱敏電阻薄膜層52、53之間夾置有金屬基材51。因而，若設(shè)各獨(dú)立端子電極55與金屬基材51之間的電阻值為Rl,公共端子電極54與金屬基材51之間的電阻值為R2,則公共端子電極54與各獨(dú)立端子電極55之間的電阻值為Rl + R2。這樣，在本變形例中，與上述實(shí)施方式相比，可擴(kuò)大電阻值的范圍，其結(jié)果是，可擴(kuò)大溫度傳感器能檢測(cè)的溫度范圍。(附加事項(xiàng))另外，在上述實(shí)施方式及各變形例中，熱敏電阻陣列1、5為NTC熱敏電阻。但并不限定于此，熱敏電阻陣列1、5也可以具有正溫度系數(shù)(PTC (Positive TemperatureCoefficient))。此外，作為熱敏電阻I的應(yīng)用例，對(duì)具有掃描儀21及數(shù)字萬(wàn)用表22的溫度傳感器2進(jìn)行了說(shuō)明。但并不限定于此，熱敏電阻陣列I也可以利用將能實(shí)現(xiàn)與掃描儀21及數(shù)字萬(wàn)用表22同樣的功能的IC芯片包括在內(nèi)的電子設(shè)備，檢測(cè)出測(cè)定點(diǎn)(即獨(dú)立端子電極13的位置)的溫度。工業(yè)上的實(shí)用性本實(shí)用新型所涉及的熱敏電阻陣列及溫度傳感器是具有柔性的薄型熱敏電阻陣列，適用于溫度傳感器、加熱器等。標(biāo)號(hào)說(shuō)明1、5熱敏電阻陣列11、54公共端子電極12熱敏電阻薄膜層13、55獨(dú)立端子電極2溫度傳感器21掃描儀22數(shù)字萬(wàn)用表51金屬基材[0074]52第一熱敏電阻薄膜層53第二熱敏電阻薄膜層
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； 熱敏電阻薄膜，該熱敏電阻薄膜形成在所述公共端子電極上；及 多個(gè)獨(dú)立端子電極，該多個(gè)獨(dú)立端子電極以彼此隔離的方式形成在所述熱敏電阻薄膜上。
2.一種溫度傳感器，該溫度傳感器利用熱敏電阻陣列，該熱敏電阻陣列包含:公共端子電極，該公共端子電極由板狀的金屬形成；熱敏電阻薄膜，該熱敏電阻薄膜形成在所述公共端子電極上；及多個(gè)獨(dú)立端子電極，該多個(gè)獨(dú)立端子電極以彼此隔離的方式形成在所述熱敏電阻薄膜上，該溫度傳感器的特征在于，包括: 選擇單元，該選擇單元構(gòu)成為能與所述公共端子電極、各所述多個(gè)獨(dú)立端子電極進(jìn)行電連接，從該多個(gè)獨(dú)立端子電極中任意選擇一個(gè) '及 檢測(cè)單元，該檢測(cè)單元檢測(cè)所述公共端子電極與所述選擇的獨(dú)立端子電極之間的電阻值。
3.如權(quán)利要求2所述的溫度傳感器，其特征在于， 所述選擇單元以一定時(shí)間間隔從所述多個(gè)獨(dú)立端子電極中選擇一個(gè)。
4.一種熱敏電阻陣列，其特征在于，包括: 板狀的金屬基材； 第一熱敏電阻薄膜和第二熱敏電阻薄膜，該第一熱敏電阻薄膜和第二熱敏電阻薄膜形成在所述金屬基材中彼此相對(duì)的第一面和第二面上； 公共端子電極，該公共端子電極形成在所述第一熱敏電阻薄膜上；及多個(gè)獨(dú)立端子電極，該多個(gè)獨(dú)立端子電極以彼此隔離的方式形成在所述第二熱敏電阻薄膜上。
專利摘要本實(shí)用新型涉及熱敏電阻陣列及溫度傳感器，提供進(jìn)一步提高耐應(yīng)力性的熱敏電阻陣列。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；熱敏電阻薄膜層(12)，該熱敏電阻薄膜層(12)形成在公共端子電極(11)上；及多個(gè)獨(dú)立端子電極(13)，該多個(gè)獨(dú)立端子電極(13)以彼此隔離的方式形成在熱敏電阻薄膜層(12)上。
文檔編號(hào)H01C7/04GK203070853SQ20132005439
公開(kāi)日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2013年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月30日
發(fā)明者三浦忠將, 山下是如, 宮川和人 申請(qǐng)人:株式會(huì)社村田制作所