CN203070853U - 热敏电阻阵列及温度传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及热敏电阻阵列及温度传感器，提供进一步提高耐应力性的热敏电阻阵列。热敏电阻阵列（1）包括：公共端子电极（11），该公共端子电极（11）由板状的金属形成；热敏电阻薄膜层（12），该热敏电阻薄膜层（12）形成在公共端子电极（11）上；及多个独立端子电极（13），该多个独立端子电极（13）以彼此隔离的方式形成在热敏电阻薄膜层（12）上。
Description
技术领域
本实用新型涉及具有多个热敏电阻元件的热敏电阻阵列及利用该热敏电阻阵列的温度传感器。
背景技术
以往，这种热敏电阻阵列用于在对象物中测定多个部位的温度的温度传感器等。该温度传感器例如像下述专利文献1所记载的那样，在氧化铝制的基板上将三个第一电极要素并列排列并粘接。利用溅射法来形成热敏电阻薄膜层，以覆盖第一电极要素的整个面。在该热敏电阻薄膜层上，将三个第二电极要素并列配置成与三个第一电极要素交叉。根据该结构，可将三个第一电极要素和三个第二电极要素交叉的总计九个部位用作为温度测定点。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开平5－332847号公报
实用新型内容
近年来，在智能手机之类的电子设备上装载有较多发热较大的元器件。为了有效抑制上述发热元器件的温度上升，有时在电子设备中，利用温度传感器来检测发热元器件的温度，基于该检测结果，控制该发热元器件的动作。然而，在电子设备中，大多在发热元器件的周围也高密度地安装有各种元器件。因此，需要薄且具有柔性的热敏电阻阵列，以便在较窄的地方也能进行设置。
因此，本实用新型的目的在于提供一种具有柔性的薄型热敏电阻阵列及利用该薄型热敏电阻阵列的温度传感器。
为了达到上述目的，本实用新型的第一方面为热敏电阻阵列，包括：公共端子电极，该公共端子电极由板状的金属形成；热敏电阻薄膜，该热敏电阻薄膜形成在所述公共电极上；及多个独立端子电极，该多个独立端子电极以彼此隔离的方式形成在所述热敏电阻薄膜上。
此外，本实用新型的第二方面为温度传感器，该温度传感器利用热敏电阻阵列，该热敏电阻阵列包含：公共端子电极，该公共端子电极由板状的金属形成；热敏电阻薄膜，该热敏电阻薄膜形成在所述公共端子电极上；及多个独立端子电极，该多个独立端子电极以彼此隔离的方式形成在所述热敏电阻薄膜上。该温度传感器包括：选择单元，该选择单元构成为能与所述公共端子电极、各所述多个独立端子电极进行电连接，并从该多个独立端子电极中任意选择一个；及检测单元，该检测单元检测所述公共端子电极与所述选择的独立端子电极之间的电阻值。
此外，本实用新型的第三方面为热敏电阻阵列，包括：板状的金属基材；第一热敏电阻薄膜和第二热敏电阻薄膜，该第一热敏电阻薄膜和第二热敏电阻薄膜形成在所述金属基材中彼此相对的第一面和第二面上；公共端子电极，该公共端子电极形成在所述第一热敏电阻薄膜上；及多个独立端子电极，该多个独立端子电极以彼此隔离的方式形成在所述第二热敏电阻薄膜上。
根据上述方面，能提供一种具有柔性的薄型热敏电阻阵列及利用该薄型热敏电阻阵列的温度传感器。
附图说明
图1是一实施方式所涉及的热敏电阻阵列的外观立体图。
图2是图1的热敏电阻阵列的俯视图。
图3是表示具有图1的热敏电阻阵列的温度传感器的结构的框图。
图4是表示利用多个不同的独立端子电极的检测温度的时间变化的曲线图。
图5是第一变形例所涉及的热敏电阻阵列的外观立体图。
图6是第二变形例所涉及的热敏电阻阵列的外观立体图。
图7是图6的热敏电阻阵列的主视图。
具体实施方式
（实施方式）
以下，参照附图，对本实用新型的一实施方式所涉及的热敏电阻阵列及具有该热敏电阻阵列的温度传感器进行详细说明。
（引言）
首先，对几个附图所示的x轴、y轴及z轴进行说明。x轴、y轴及z轴彼此正交，表示热敏电阻装置的左右方向、前后方向及厚度方向。
（热敏电阻阵列的结构）
热敏电阻阵列1具有负温度系数（NTC（Negative TemperatureCoefficient））。为了具有柔性，如图1及图2所示，该热敏电阻阵列1包括公共端子电极11、热敏电阻薄膜层12、及多个（优选为三个以上）独立端子电极13。在图1及图2中，作为多个独立端子电极13，举例示出九个独立端子电极13a～13i。
公共端子电极11典型地由Ag、Pd、Pt或Au等贵金属、或者Cu、Ni、Al、W或Ti等贱金属形成。除此之外，公共端子电极11也可以由包含上述贵金属及贱金属的合金形成。该公共端子电极11由上述金属材料的粉末糊料形成为片材状，具有z轴方向的厚度约为10～80μm、x轴方向及y轴方向的长度约为10mm的近似长方体形状。
热敏电阻薄膜层12由陶瓷材料形成。该陶瓷材料由从Mn、Ni、Fe、Ti、Co、Al及Zn等过渡元素中选择的至少两种过渡元素的氧化物形成。该热敏电阻薄膜层12由上述陶瓷材料的浆料形成为片材状，z轴方向的厚度约有1～10μm。
这种热敏电阻薄膜层12形成在与xy平面平行的公共端子电极11的两个面中的z轴正方向侧的面上。热敏电阻薄膜层12优选形成为覆盖上述公共端子电极11的整个面。换言之，优选为从z轴方向俯视时，该热敏电阻薄膜层12的外缘与公共端子电极11的外缘实质上一致。
各独立端子电极13由与上述公共端子电极11相同的材料形成，将该材料的糊料形成为规定形状。关于各独立端子电极13，z轴方向的厚度为0.1～10μm，x轴方向及y轴方向的长度分别约为1mm。
上述那样的独立端子电极13形成在上述热敏电阻薄膜层12的z轴正方向侧的面上。在图1及图2的示例中，独立端子电极13在x轴方向及y轴方向上各排列三个而成格子状（方格状）。更具体而言，四角的独立端子电极13从构成热敏电阻薄膜层12的四角的两边起相距约2mm的直线距离而配置。此外，对于相邻两个独立端子电极13，x轴方向及y轴方向的间隔彼此相等。
如上所述，在本实施方式中，多个独立端子电极13配置成方格状。但是，其配置应根据温度测定的对象物而进行适宜且适当的设计。
上述公共端子电极11、热敏电阻薄膜层12及各独立端子电极13优选为一体烧成。但并不限定于此，只要至少公共端子电极11与热敏电阻薄膜层12一体烧成即可。
公共端子电极11、热敏电阻薄膜层12及各独立端子电极13的厚度如上所述，因此，作为热敏电阻阵列1的厚度为10～100μm以下，为薄型。此外，虽然热敏电阻薄膜层12在单体时较脆弱，但在本实施方式中，由于在有柔性（延展性）的金属制的公共端子电极11上将热敏电阻薄膜层12一体化，因此，能对热敏电阻阵列1赋予柔性。
（热敏电阻阵列的制法）
接着，对上述结构的热敏电阻阵列1的制造方法的一个示例进行说明。
（1）首先，作为热敏电阻薄膜层12的原料，将Mn－Ni－Fe－Ti的氧化物称量使其达到规定的配方（电阻率为104Ωcm）。称量后的原料由球磨机利用氧化锆等粉碎介质进行充分的湿法粉碎。之后，粉碎完的原料在规定温度下进行预烧制，由此获得陶瓷粉末。
（2）接下来，在由（1）得到的陶瓷粉末中添加有机粘合剂，以湿法对它们进行混合处理。由此，获得混杂有陶瓷粒子的浆料。利用刮刀（doctorblade）法等，从该浆料生成陶瓷生片。此处，对陶瓷生片的厚度等进行调整，使得烧成后的厚度大概为5μm。在这样得到的陶瓷生片上利用刮刀法等涂布以Ag－Pd为主成分的公共端子电极11用的金属糊料，由此形成母片材。此处，对金属糊料的涂布厚度进行调整，使得烧成后的母片材的厚度大概为30μm。之后，在母片材的金属糊料上丝网印刷以Ag－Pd为主成分的金属糊料，以用于九个独立端子电极13。关于九个独立端子电极13的配置如上述那样。
（3）接下来，将由（2）得到的母片材切割成具有九个独立端子电极13的热敏电阻阵列1的尺寸（10mm×10mm）。切割后的热敏电阻阵列1收纳在氧化锆制的匣子中。之后，对这些母片材进行脱粘合剂处理，并进一步在规定温度（例如1100℃）下进行烧成。由此，大量得到包括公共端子电极11、热敏电阻薄膜层12及九个独立端子电极13且具有柔性的薄型热敏电阻阵列1。
另外，对于以上的热敏电阻阵列1的进一步的详细情况，可参照国际公开WO2011/024724号。
（热敏电阻阵列的应用例）
上述结构的热敏电阻阵列1例如可适用于图3所示的温度传感器2。该温度传感器2在热敏电阻阵列1的基础上，包括扫描仪21和数字万用表22。
在热敏电阻阵列1中，对公共端子电极11、各独立端子电极13分别连接有布线。公共端子电极11的布线连接到数字万用表22。与此相对，各独立端子电极13的布线连接到扫描仪21中对应的信道。更具体而言，独立端子电极13a～13i的布线连接到信道CHa～CHi。
扫描仪21例如每隔一定时间选择信道CHa～CHi中的任一个，由此，连接到所选择的信道CH的独立端子电极13每隔一定时间与数字万用表22连接。
数字万用表22通过产生恒定电流，从而检测出公共端子电极11与连接到扫描仪21的信道CH的独立端子电极13之间的电阻值。其结果是，在某一时刻，检测出公共端子电极11与独立端子电极13a之间的电阻值，经过一定时间后，检测出公共端子电极11与独立端子电极13b之间的电阻值。之后，同样地，每隔一定时间检测出公共端子电极11与独立端子电极13c～13i之间的电阻值。此处，热敏电阻薄膜层12的电阻值与测定点（即独立端子电极13的位置）的温度相关。数字万用表22显示与所检测出的电阻值相关的温度。
（热敏电阻阵列及温度传感器的效果）
如上所述，公共端子电极11、热敏电阻薄膜层12及各独立端子电极13的厚度如上所述，因此，作为热敏电阻阵列1的厚度为10～100μm以下，为薄型。此外，虽然热敏电阻薄膜层12在单体时较脆弱，但在本实施方式中，由于在有柔性（延展性）的金属制的公共端子电极11上将热敏电阻薄膜层12一体化，因此，能对热敏电阻阵列1赋予柔性。
此外，本申请发明人在大气中使独立端子电极13i的背面侧与100℃的热源相接触，测定了独立端子电极13a、13c、13i中的温度的时间变化。其结果如图4所示。在本温度传感器2中，采用与以往的氧化铝不同的金属制的公共端子电极11，且公共端子电极11直接与测定对象相接触。从而，图4中，如独立端子电极13a、13c、13i的温度特性曲线Ta、Tc、Ti所示，可知温度迅速达到平衡状态，迅速进行响应。
此外，温度传感器2能以其单体检测出测定对象的多个部位的温度。因此，无需将多个热敏电阻元件分别安装于测定对象，从而成本较低。此外，温度传感器2不是对各测定点具有二个即一对的端子电极，而是对各测定点仅包括一个独立端子电极13和单一的公共端子电极11，因此，容易进行布线。
（第一变形例）
在上述实施方式中，独立端子电极13在热敏电阻薄膜层12上形成为方格状。但并不限定于此，也可以如图5所示的那样，将多个独立端子电极13在一条直线上隔开间隔而形成。
（第二变形例）
在图6及图7中，热敏电阻阵列5具有负温度系数（NTC（NegativeTemperature Coefficient））。为了具有柔性，该热敏电阻阵列1包括金属基材51、第一热敏电阻薄膜层52、第二热敏电阻薄膜层53、单一的公共端子电极54、及多个（优选为三个以上）独立端子电极55。在本实施方式中，设独立端子电极55有二十五个。
金属基材51例如由与上述公共端子电极11相同的材料及尺寸形成，并利用与该公共端子电极11相同的方法来制作。
第一及第二热敏电阻薄膜层52、53例如由与上述热敏电阻薄膜层12相同的陶瓷材料形成，在z轴方向上具有约1～10μm的厚度。第一热敏电阻薄膜层52形成在与xy平面平行的金属基材51的两个面中的z轴负方向侧的面上，第二热敏电阻薄膜层53形成在z轴正方向侧的面上。此外，第一及第二热敏电阻薄膜层52、53也形成为将形成有第一及第二热敏电阻薄膜层52、53本身的金属基材51的整个面覆盖。
公共端子电极54及各独立端子电极55由与金属基材51相同的材料形成，在z轴方向上具有0.1～10μm的厚度，在x轴方向及y轴方向上分别具有约1mm的长度。此外，公共端子电极54及独立端子电极55可利用与上述独立端子电极13同样的方法来制造。
此外，公共端子电极54例如从z轴方向俯视时、形成于第一热敏电阻薄膜层52的中央部分。此外，各独立端子电极55例如在x轴方向及y轴方向上各排列五个而成格子状（方格状）。
上述结构的热敏电阻阵列5在用作为温度传感器的情况下，经由布线连接到上述扫描仪21及数字万用表22。
（热敏电阻阵列及温度传感器的效果）
根据上述结构，在金属基材51的一面及其相对面上形成相同厚度的第一及第二热敏电阻薄膜层52、53。因而，在烧成时，第一及第二热敏电阻薄膜层52、53彼此沿相反方向翘曲，因此，结果是能防止热敏电阻阵列5的翘曲。
根据上述结构，热敏电阻阵列5在z轴方向上包括两个热敏电阻薄膜层52、53。此外，在这些热敏电阻薄膜层52、53之间夹置有金属基材51。因而，若设各独立端子电极55与金属基材51之间的电阻值为R1，公共端子电极54与金属基材51之间的电阻值为R2，则公共端子电极54与各独立端子电极55之间的电阻值为R1＋R2。这样，在本变形例中，与上述实施方式相比，可扩大电阻值的范围，其结果是，可扩大温度传感器能检测的温度范围。
（附加事项）
另外，在上述实施方式及各变形例中，热敏电阻阵列1、5为NTC热敏电阻。但并不限定于此，热敏电阻阵列1、5也可以具有正温度系数（PTC（Positive Temperature Coefficient））。
此外，作为热敏电阻1的应用例，对具有扫描仪21及数字万用表22的温度传感器2进行了说明。但并不限定于此，热敏电阻阵列1也可以利用将能实现与扫描仪21及数字万用表22同样的功能的IC芯片包括在内的电子设备，检测出测定点（即独立端子电极13的位置）的温度。
工业上的实用性
本实用新型所涉及的热敏电阻阵列及温度传感器是具有柔性的薄型热敏电阻阵列，适用于温度传感器、加热器等。
标号说明
1、5热敏电阻阵列
11、54公共端子电极
12热敏电阻薄膜层
13、55独立端子电极
2温度传感器
21扫描仪
22数字万用表
51金属基材
52第一热敏电阻薄膜层
53第二热敏电阻薄膜层
Claims (4)
1.一种热敏电阻阵列，其特征在于，包括：
公共端子电极，该公共端子电极由板状的金属形成；
热敏电阻薄膜，该热敏电阻薄膜形成在所述公共端子电极上；及
多个独立端子电极，该多个独立端子电极以彼此隔离的方式形成在所述热敏电阻薄膜上。
2.一种温度传感器，该温度传感器利用热敏电阻阵列，该热敏电阻阵列包含：公共端子电极，该公共端子电极由板状的金属形成；热敏电阻薄膜，该热敏电阻薄膜形成在所述公共端子电极上；及多个独立端子电极，该多个独立端子电极以彼此隔离的方式形成在所述热敏电阻薄膜上，该温度传感器的特征在于，包括：
选择单元，该选择单元构成为能与所述公共端子电极、各所述多个独立端子电极进行电连接，从该多个独立端子电极中任意选择一个；及
检测单元，该检测单元检测所述公共端子电极与所述选择的独立端子电极之间的电阻值。
3.如权利要求2所述的温度传感器，其特征在于，
所述选择单元以一定时间间隔从所述多个独立端子电极中选择一个。
4.一种热敏电阻阵列，其特征在于，包括：
板状的金属基材；
第一热敏电阻薄膜和第二热敏电阻薄膜，该第一热敏电阻薄膜和第二热敏电阻薄膜形成在所述金属基材中彼此相对的第一面和第二面上；
公共端子电极，该公共端子电极形成在所述第一热敏电阻薄膜上；及
多个独立端子电极，该多个独立端子电极以彼此隔离的方式形成在所述第二热敏电阻薄膜上。
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