JP2017116395A - Temperature measuring body and temperature measuring device - Google Patents
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Abstract
【課題】温度の検知精度に優れた測温体および測温装置を提供する。
【解決手段】複数の絶縁層1aが積層された絶縁基体1と、絶縁基体1の主面に設けられた電極2と、絶縁基体1の絶縁層1aの複数の層間にそれぞれ設けられた複数の層間配線3aと、電極2に接続されたリードと、電極2とリードとの接続位置から面方向に各層間配線3aが最も離れた位置で、各層間配線3aを接続するビア導体4とを備える。
【選択図】図1A temperature measuring body and a temperature measuring device having excellent temperature detection accuracy are provided.
An insulating substrate in which a plurality of insulating layers are laminated, an electrode provided on a main surface of the insulating substrate, and a plurality of layers provided between a plurality of layers of the insulating layer of the insulating substrate. Interlayer wiring 3a, a lead connected to electrode 2, and via conductor 4 connecting each interlayer wiring 3a at a position where each interlayer wiring 3a is farthest in the plane direction from the connection position between electrode 2 and the lead. .
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、セラミック焼結体からなる絶縁基体の内部に、内部抵抗配線が設けられた測温体および測温装置に関する。 The present invention relates to a temperature measuring body and a temperature measuring device in which an internal resistance wiring is provided inside an insulating base made of a ceramic sintered body.
従来技術の測温体および測温装置は、たとえば特許文献1に熱式流量センサとして開示されている。この従来技術では、内燃機関の排気ガス等の高温(例えば数百〜1000℃程度)の流体等における温度検知用のセンサとして、絶縁基体の表面に抵抗配線を設け、抵抗配線の電気抵抗の温度による変化を利用した配線基板が提案されている。金属材料としては、高温における耐酸化性等の観点から、抵抗配線として白金(Pt)等を含むものが用いられている。
A conventional temperature measuring body and temperature measuring device are disclosed as a thermal flow sensor in
しかしながら、上記従来技術においては、絶縁基体との接合強度を高めるために抵抗配線がガラスを含んでおり、ガラスを多く含む箇所や少なく含む箇所を有するものとなる場合があり、このようなガラスの含有量のばらつきによって、電気抵抗が部分的に変化してしまい、温度の検知精度が低下してしまうという問題ある。 However, in the above prior art, the resistance wiring contains glass in order to increase the bonding strength with the insulating base, and there are cases where the glass contains a part containing a lot of glass or a part containing a little glass. Due to the variation in content, there is a problem that the electric resistance is partially changed and the temperature detection accuracy is lowered.
本発明の一つの態様の測温体は、少なくとも3層の絶縁層が積層された絶縁基体と、前記絶縁基体の主面に設けられた電極と、前記絶縁基体の絶縁層の複数の層間にそれぞれ設けられた複数の層間配線と、前記電極に接続されたリードと、前記層間配線の、前記電極と前記リードとの接続位置から面方向に最も離れた位置に設けられた、前記各層間配線を接続するビア導体とを含むことを特徴とする。 A temperature measuring device according to one aspect of the present invention includes an insulating substrate in which at least three insulating layers are laminated, an electrode provided on a main surface of the insulating substrate, and a plurality of layers of the insulating layer of the insulating substrate. Each of the plurality of interlayer wirings provided, the leads connected to the electrodes, and the interlayer wirings provided at positions farthest from the connection position between the electrodes and the leads in the plane direction. And a via conductor connecting the two.
本発明の一つの態様の測温装置は、前記測温体と、前記電極を覆うように前記絶縁基体の外表面に設けられた被覆体とを有することを特徴とする。 The temperature measuring device according to one aspect of the present invention includes the temperature measuring body and a covering provided on the outer surface of the insulating base so as to cover the electrode.
本発明の一つの態様の測温体によれば、絶縁基体と、絶縁基体の主面に設けられた電極と、絶縁基体の内部に設けられた複数の層間配線と、各層間配線を互いに接続するビア導体とを有し、ビア導体が、各層間配線の電極とリード端子との接続位置から面方向に最も離れた位置に設けられるので、各層間配線が接続された状態における電気抵抗の部分的な変化が抑制され、温度の検知精度を向上することができる。 According to the temperature measuring element of one aspect of the present invention, the insulating base, the electrodes provided on the main surface of the insulating base, the plurality of interlayer wirings provided in the insulating base, and the interlayer wirings are connected to each other. Part of the electrical resistance in a state where each interlayer wiring is connected, since the via conductor is provided at a position farthest from the connection position between the electrode of each interlayer wiring and the lead terminal in the plane direction. Change is suppressed, and the temperature detection accuracy can be improved.
また、本発明の一つの態様の測温装置によれば、上記構成の測温体と、電極を覆うように絶縁基体の外表面に設けられた被覆体とを有していることから、絶縁基体のうち内部抵抗配線が設けられている部分は被覆体で被覆されていないため、外部の熱が被覆体に妨げられることなく内部抵抗配線に伝わるため、温度の検知精度がさらに高められている。 In addition, according to the temperature measuring device of one aspect of the present invention, since the temperature measuring body having the above-described configuration and the covering provided on the outer surface of the insulating base so as to cover the electrodes, Since the portion of the base body where the internal resistance wiring is provided is not covered with the covering, the external heat is transferred to the internal resistance wiring without being obstructed by the covering, thereby further improving the temperature detection accuracy. .
本発明の実施形態の配線基板、測温体および測温装置を、添付の図面を参照して説明する。以下の説明における上下の区別は便宜的なものであり、実際に配線基板等が使用される際の上下を限定するものではない。 A wiring board, a temperature measuring body, and a temperature measuring device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The distinction between the upper and lower sides in the following description is for convenience, and does not limit the upper and lower sides when a wiring board or the like is actually used.
図1は、本発明の第1の実施形態の配線基板5および測温体6を示す分解斜視図であり、図2は測温体6の斜視図であり、図3は測温体6の分解斜視図である。図1に示すように、複数の絶縁層1a(図1の例では2層だけを示す)が積層されて絶縁基体1が形成されている。絶縁基体1に電極2、内部抵抗配線3およびビア導体4が設けられて配線基板5が形成されている。また、配線基板5には、リードであるリード端子7が設けられて、測温体6が形成される。図1においては、配線基板5を形成している2層の絶縁層1a毎に分解されて、それぞれの絶縁層1aに設けられた電極2、層間配線3aおよびビア導体4が示されている。内部抵抗配線3は、複数の層間配線3aを含んで構成され、内部抵抗配線3の抵抗値が温度に応じて変化することを利用して温度測定を行うことができる。すなわち、内部抵抗配線3の抵抗値の測定値から、配線基板5等が位置している環境等の温度が算出され、検知される。
1 is an exploded perspective view showing a wiring board 5 and a temperature measuring body 6 according to the first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view of the temperature measuring body 6, and FIG. It is a disassembled perspective view. As shown in FIG. 1, an
ビア導体4は、層間配線3aの、電極2とリード端子7との接続位置から面方向に最も離れた位置に設けられ、各層間配線3aを接続する。このビア導体4はまた、後述するように、内部抵抗配線3よりも金属成分の含有量が多い材料から成り、その横断面が、絶縁基体1の主面に対して垂直に入熱する場合を想定したとき、内部抵抗配線3の線幅Wを一辺とする正方形の面積を単位面積とし、この単位面積に対して、2〜4倍の面積を有する。
The via conductor 4 is provided at a position farthest in the plane direction from the connection position between the electrode 2 and the lead terminal 7 of the
絶縁基体1は、平面視における形状が例えば四角板状等の平板状であり、電極2、内部抵抗配線3およびビア導体4を設けるための基体部分である。絶縁基体1は、例えば酸化アルミニウム質焼結体や窒化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、ガラスセラミック焼結体等のセラミック焼結体によって形成されている。絶縁基体1は、このようなセラミック焼結体から成る複数の絶縁層1aが積層されて形成されている。
The
絶縁基体1は、例えば、各絶縁層1aが酸化アルミニウム質焼結体からなる場合であれば、以下の方法で製作することができる。まず、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化マグネシウムおよび酸化カルシウム等の原料粉末に、適当な有機バインダおよび溶剤等を添加混合して作製したスラリーを、ドクターブレード法等によってシート状に成形してセラミックグリーンシートを作製する。次に、これらのセラミックグリーンシートを適当な寸法に切断加工した後、これらを複数枚積層して積層体を作製する。その後、この積層体を高温(約1600℃)で焼成することによって絶縁基体1が製作される。複数のセラミックグリーンシートがそれぞれ絶縁層1aになる。なお、絶縁基体1は、ガラスを含んでいても構わない。
For example, if each insulating layer 1a is made of an aluminum oxide sintered body, the
内部抵抗配線3は、絶縁基体1の内部に設けられている。内部抵抗配線3は、その電気抵抗(抵抗値)が温度に応じて変化する金属材料である白金または白金を主成分とする金属材料によって形成されている。金属材料の抵抗値の温度に応じた変化を検知する上では、初期(例えば基準温度である0℃程度)における金属材料の電気抵抗の絶対値(初期値
)が大きい程好ましい。
The
これは、次のような理由による。すなわち、内部抵抗配線3の温度変化に応じた抵抗値の変化は、初期の抵抗値の大きさ(絶対値)に関係なく一定の比率で生じる。つまり、初期の抵抗値が大きい程、温度変化に伴う抵抗値の変化(差分)の絶対値が大きくなる。この抵抗値の変化の絶対値がより大きいほどノイズ(温度変化以外の要因による抵抗値の変動)の影響を受けにくくなる。また測定もより容易になる。したがって、内部抵抗配線3は、その初期の抵抗値が大きい方が好ましい。そのため、白金等の金属材料は線状のパターン(すなわち、抵抗値を測定する区間の長さが長く、抵抗値の絶対値を大きくする上で有利なパターン)としている。
This is due to the following reason. That is, the change of the resistance value according to the temperature change of the
白金を主成分とする金属材料における白金以外の成分については、内部抵抗配線3の温度抵抗係数(TCR)の調整や、耐熱性の向上等を目的に、適宜、その成分(種類)や添加量が選択される。白金以外の成分としては、例えばパラジウム、ロジウム、イリジウム等の白金族元素の金属材料および金等が挙げられる。なお、例えば内部抵抗配線3の温度変化に対する抵抗値の変化の直線性が重視される場合には白金の含有量が大きい方が好ましい。
Components other than platinum in the metal material mainly composed of platinum are appropriately adjusted for the purpose of adjusting the temperature resistance coefficient (TCR) of the
白金を主成分とする金属材料は、白金を約80質量%以上の割合で含有している。白金と他の成分とは合金を形成していていも良く、互いに独立した結晶粒子として存在していてもよい。内部抵抗配線3は、白金または白金を主成分とする金属材料といった金属成分以外の添加材を含有していてもよい。添加材としては、例えば酸化アルミニウム等の、絶縁基体1に含まれているのと同様の無機物の粒子等が挙げられる。添加材は、例えば内部抵抗配線3と絶縁層1aとの焼成収縮率の整合等のために添加される。
The metal material mainly composed of platinum contains platinum in a proportion of about 80% by mass or more. Platinum and other components may form an alloy or may exist as crystal grains independent of each other. The
内部抵抗配線3は、例えば白金の粉末を有機溶剤およびバインダとともに混練して作製した金属ペーストを、絶縁層1aとなるセラミックグリーンシートの主面等に所定パターンに塗布し、同時焼成することによって作製することができる。
The
また、内部抵抗配線3はガラスを含有していないものとなっている。このような構成とすることによって、内部抵抗配線3は抵抗が均一なものとなり、温度の検知精度を高いものとすることができる。
Moreover, the
この内部抵抗配線3の一方の端(第1端部A)と、それと反対側の端(第2端部B)との間の抵抗値が、例えば外部電気回路で測定される。この抵抗値は内部抵抗配線3の温度に応じて変化し、内部抵抗配線3の温度は配線基板5等が位置している環境の温度(外部の温度)に応じて変化する。
The resistance value between one end (first end A) of the
内部抵抗配線3の第1端部Aと第2端部Bとの間の抵抗値が、配線基板5としての抵抗値に相当する。すなわち、内部抵抗配線3の第1および第2端部A、B間の抵抗値を検知することによって、外部の温度が検知される。
The resistance value between the first end A and the second end B of the
具体的には、予め設定されている上記0℃における初期値に対して、外部の温度の上昇に伴い内部抵抗配線の抵抗値が増加する。白金を主成分とする内部抵抗配線は、この抵抗値の増加が温度の増加に対して直線的に比例する。そのため、抵抗値の初期値からの増加に基いて、0℃等からの外部の温度の上昇が容易に算出され、検知され得る。 Specifically, the resistance value of the internal resistance wiring increases as the external temperature rises with respect to the preset initial value at 0 ° C. In the internal resistance wiring mainly composed of platinum, the increase in resistance value is linearly proportional to the increase in temperature. Therefore, an increase in external temperature from 0 ° C. or the like can be easily calculated and detected based on the increase in resistance value from the initial value.
外部の温度は、例えば各種の燃焼排ガスの温度であり、数百〜千℃程度の高温を検知することが必要な場合もある。このような高温における安定性、および温度に応じた電気抵抗変化の直線性が良好であるため、内部抵抗配線3は、白金または白金を主成分とする金
属材料によって形成されている。例えば、測温体6は、上記のような抵抗検知用の電気回路(外部電気回路)を含む外部基板(図示せず)に実装され、このような外部基板等とともに被測温物が存在する部分(ガスの流路等)に実装される。
The external temperature is, for example, the temperature of various combustion exhaust gases, and it may be necessary to detect a high temperature of about several hundred to 1,000 ° C. Since the stability at such a high temperature and the linearity of the electric resistance change according to the temperature are good, the
また、内部抵抗配線3は、仮に外気に露出した状態であると、異物の付着、または外部基板もしくは外部基板に実装される他の部品等と誤ってぶつかることによる破壊等のために、不要に電気抵抗が変化してしまう可能性がある。これを防ぐために、内部抵抗配線3は複数の絶縁層1aの層間に設けられている。言い換えれば、内部抵抗配線3は絶縁基体1の内部に設けられ、外部には露出していない。また、内部抵抗配線3は絶縁基体1の内部に設けられているため、ガラスを含有していない内部抵抗配線3であっても絶縁基体1に確実に保持されるものとなっている。
In addition, if the
電極2は、絶縁基体1の主面に設けられている。電極2は、内部抵抗配線3を外部の電気回路に接続するための部分である。電極2は、例えば内部抵抗配線3と同様の金属材料(白金等)を用い、同様の方法で形成することができる。実施形態の配線基板5における電極2は、白金からなる方形状のパターンである。電極2は、円形等の他の形状であってもよい。
The electrode 2 is provided on the main surface of the insulating
電極2は、後述するように高温の環境下におかれる場合があるため、白金を含む白金族の金属または金等の、高温における耐酸化性の高い金属材料から成ることが好ましい。 Since the electrode 2 may be placed in a high-temperature environment as will be described later, the electrode 2 is preferably made of a metal material having high oxidation resistance at a high temperature, such as a platinum group metal containing platinum or gold.
内部抵抗配線3と電極2とは、後述の図5に示すビア導体14によって接続される。この実施形態では、ビア導体14は、例えば最上層の絶縁層1aを厚み方向に貫通している。また、各層間配線3aを互いに接続するビア導体4は、例えば内部抵抗配線3と同様の金属材料(白金等)を主成分とする導体によって形成されている。
The
このような金属材料としては、白金、または白金を主成分とし、アルミナ等の無機物フィラーが添加されたものが挙げられる。無機物フィラーは、例えばビア導体4と絶縁基体1とが同時焼成で形成されるときに、両者の収縮率および収縮挙動等を整合させるためのものである。また、ビア導体4は、絶縁基体1との接合強度を高めるためにガラスを含んでいる。
Examples of such a metal material include platinum or a material mainly composed of platinum and added with an inorganic filler such as alumina. For example, when the via conductor 4 and the insulating
これらのビア導体4,14は、例えば白金の金属ペーストを、絶縁層1aとなるセラミックグリーンシートに予め設けておいた貫通孔内に充填し、同時焼成することによって形成することができる。貫通孔は、例えば金属ピンを用いた機械的な孔あけ加工、またはレーザー光による孔あけ加工等の加工方法で、セラミックグリーンシートに設けることができる。この場合、上記のような無機物フィラーの粒子が金属ペーストに添加されていてもよい。
These via
このような金属成分は、前述の層間配線3aが含有する金属成分の含有量よりも多い。例えば、層間配線3aの金属として白金または白金を主成分とする合金を用いるとき、その含有量M1に対して1.0〜1.2倍の含有量に選ばれる。
Such a metal component is larger than the content of the metal component contained in the
ビア導体4は、その長さ方向に対し直交する断面における面積(以下、単に断面積という)が、内部抵抗配線3の断面積に比べて大きくなっており、内部抵抗配線3に比べてビア導体4の抵抗を小さく抑えることが容易である。ビア導体4は、その長さが内部抵抗配線3に比べて短いため、ビア導体4の両端間の抵抗値は内部抵抗配線3に比べてもともと小さいが、上述のように横断面の面積が比較的大きいことによって、さらにビア導体4の抵抗値を、例えば無視できる程度に小さく抑えることができる。したがって、例えばビア導体4の存在によって、内部抵抗配線3の第1端部Aと第2端部Bとの間の抵抗値の所定
値からずれるような可能性がさらに低減され、温度検知の精度が向上し得る。
The via conductor 4 has an area in a cross section perpendicular to the length direction (hereinafter simply referred to as a cross-sectional area) larger than the cross-sectional area of the
なお、ビア導体4と内部抵抗配線3とがビアパッド4aを介して接続するようにしてもよい。このような構成とすることによって、平面方向の位置ずれ等が発生したとしても、ビア導体4と各層間配線3aとが確実に接続されたものとなり、好ましい。ビアパッド4aは、例えば内部抵抗配線3と同様の金属材料(白金等)を主成分とする導体材料(金属材料)によって形成されている。
The via conductor 4 and the
本実施形態の配線基板5によれば、絶縁基体1と、絶縁基体1の主面に設けられた電極2と、絶縁基体1の内部に設けられた複数の層間配線3aと、各層間配線3aを互いに接続するビア導体4とを有し、ビア導体4が電極2とリード端子7との接続位置から面方向に各層間配線3aが最も離れた位置に設けられるので、外部からの熱が測温体6の他の部位に比べて短時間に伝わり、温度の検知感度を高め、応答性を格段に向上することができる。
According to the wiring substrate 5 of the present embodiment, the insulating
また、ビア導体4の金属成分の含有量が層間配線3aの金属成分の含有量の1〜1.2倍に選ばれるので、ビア導体4に流入した熱の各層間配線3aへ伝熱が速く、内部抵抗配線3による応答性を高くし、温度の検出感度を向上することができる。
In addition, since the content of the metal component of the via conductor 4 is selected to be 1 to 1.2 times the content of the metal component of the
さらに、ビア導体4の横断面は、絶縁基体1の主面に対して垂直に入熱する場合を想定したとき、各層間配線3aの線幅Wを一辺とする正方形を基本形状とすると、該正方形の面積の2〜4倍の面積を有するので、大きな熱容量を有し、内部抵抗配線3の抵抗の変動を抑制し、安定した検出出力を得ることができる。
Furthermore, assuming that the cross section of the via conductor 4 receives heat perpendicular to the main surface of the insulating
また、内部抵抗配線3は、ガラスを含有しておらず、ビア導体4,14はガラスを含有していることから、内部抵抗配線3は電気抵抗が均一なものとなる。またビア導体4,14は断面積が比較的大きく、電気抵抗が部分的に変化したものとなりにくいため、温度の検知精度を高いものとすることが可能となる。
Moreover, since the
また、絶縁基体1がガラスを含有している場合において、絶縁基体1におけるガラスの含有率は、ビア導体4におけるガラスの含有率より大きい場合においては、焼成時にビア導体4に含まれるガラスが絶縁基体1に流出するのを抑制することが可能となり、絶縁基体1とビア導体4との接合強度を高いものとすることができ、好ましい。
Further, when the insulating
なお、絶縁基体1におけるガラスの含有率が4〜12wt%、ビア導体4におけるガラスの含有率が1〜11wt%であって、絶縁基体1におけるガラスの含有率がビア導体4におけるガラスの含有率より大きいと、焼成時にビア導体4に含まれるガラスが絶縁基体1に流出するのを効果的に抑制することが可能となり、絶縁基体1とビア導体4との接合強度を高いものとすることができ、好ましい。
The glass content in the insulating
また、図4に示される例は、図1〜図3に示される配線基板5の内部抵抗配線3の長さ方向に対し直交する部分拡大断面図であり、図2に示される例のように、内部抵抗配線3は、幅方向の端部に比べて内側の厚みが厚くなっていると、絶縁基体1と内部抵抗配線3の幅方向の端部と間に隙間が生じにくいため、外部の温度が高温となり、内部抵抗配線3に外部の熱が伝わっても、内部抵抗配線3の形状は変化しにくいものとなり、内部抵抗配線3の電気抵抗の不所望な変化を抑制することができ、好ましい。
The example shown in FIG. 4 is a partially enlarged cross-sectional view orthogonal to the length direction of the
また、電極2はガラスを含有していないと、焼成時に電極2の金属材料と、電極2に接続されるビア導体4の金属材料とが良好に接続されるものとなり、好ましい。また、後述するリード端子7を、抵抗溶接や金を含むろう材を用いたろう付け法等によって電極2に
良好に接続されるものとなり、好ましい。
Moreover, when the electrode 2 does not contain glass, the metal material of the electrode 2 and the metal material of the via conductor 4 connected to the electrode 2 are favorably connected during firing, which is preferable. Further, the lead terminal 7 described later is preferably connected to the electrode 2 by resistance welding or a brazing method using a brazing material containing gold, which is preferable.
上述の配線基板5と、配線基板5の電極2に接続されたリード端子7とによって、実施形態の測温体6が形成される。リード端子7は、例えば内部抵抗配線3等と同様に、白金を含む金属材料から成り、純白金からなる場合もある。リード端子7の電極2に対する接続は、例えば抵抗溶接や金を含むろう材を用いたろう付け法等の接合手段によって行なわれる。
The temperature measuring body 6 of the embodiment is formed by the above-described wiring board 5 and the lead terminals 7 connected to the electrodes 2 of the wiring board 5. The lead terminal 7 is made of a metal material containing platinum, for example, like the
このような測温体6によれば、上記構成の配線基板5を有していることから、温度の検知精度および検知出力の安定性が向上されたものとすることができる。 According to such a temperature measuring body 6, since the wiring board 5 having the above-described configuration is provided, the temperature detection accuracy and the stability of the detection output can be improved.
測温体6を用いた温度検知は、例えば内燃機関(ガソリンエンジンおよびディーゼルエンジン等)やガスタービン、ボイラー等の燃焼部を有する機器からの排ガスの温度を測定する測定器の場合であれば、次のようにして行なわれる。すなわち、まず上記のような電気抵抗測定用の回路を含む外部基板に測温体6を搭載し、測温体6の電極2を外部基板の回路の所定部位に電気的に接続する。電気的な接続の手段としては、両者をはんだ接合すること、あるいは電極2にリード端子7(図1では図示せず)を抵抗溶接や金を含むろう材を用いたろう付け法等の接続手段が挙げられる。 For example, in the case of a measuring instrument that measures the temperature of exhaust gas from a device having a combustion part such as an internal combustion engine (gasoline engine, diesel engine, etc.), a gas turbine, a boiler, etc. This is done as follows. That is, first, the temperature measuring body 6 is mounted on the external board including the circuit for measuring electric resistance as described above, and the electrode 2 of the temperature measuring body 6 is electrically connected to a predetermined portion of the circuit of the external board. As the means for electrical connection, there are connection means such as soldering the two, or connecting the lead terminal 7 (not shown in FIG. 1) to the electrode 2 by resistance welding or brazing using a brazing material containing gold. Can be mentioned.
次に、外部基板に搭載した測温体6を排ガスの流路中に実装する。この場合、少なくとも測温体6が排ガス中に位置できるようにすればよく、外部基板の他の部位は必ずしも排ガス中に位置させる必要はない。その後、排ガスの温度に応じて、測温体6および測温体6に備えられる内部抵抗配線3の第1および第2端部A、B間の抵抗値が変化し、この抵抗値が電気回路測定用の回路で測定される。測定された抵抗値を基に、例えば予め測定しておいた電気抵抗と温度との関係から内部抵抗配線3の温度、つまり内部抵抗配線3を含む測温体6が位置している部分の温度を検知することができる。
Next, the temperature measuring element 6 mounted on the external substrate is mounted in the exhaust gas flow path. In this case, it suffices that at least the temperature measuring body 6 can be positioned in the exhaust gas, and other portions of the external substrate do not necessarily have to be positioned in the exhaust gas. Thereafter, the resistance value between the first and second end portions A and B of the
内部抵抗配線3の線幅Wは、検知しようとする温度の測温の精度、温度域、内部抵抗配線3の厚みおよび長さ、絶縁層1aの外周から内部抵抗配線3までの距離等の条件および生産性、ならびに経済性等の条件に応じて、適宜設定される。
The line width W of the
例えば、検知しようとする温度域が約500〜1000℃の高温域であり、内部抵抗配線3が白金(白金の含有量が99.99質量%以上の、いわゆる純白金等)から成り、そ
の厚みが約5〜15μm程度の場合であれば、内部抵抗配線3の線幅は、例えば約20〜50μm程度に設定される。また、この場合、内部抵抗配線3のうち絶縁層1aの外周に沿った部分(つまり外部に近い部分)の線幅Wを、約50〜200μm程度に設定してもよい。これにより、内部抵抗配線3のうち外部に近い部分における白金の昇華等による相対的な減少量が低減され、温度変化の検知の精度がさらに向上し得る。
For example, the temperature range to be detected is a high temperature range of about 500 to 1000 ° C., and the
なお、内部抵抗配線3の厚みは、抵抗値(初期値)をできるだけ大きくする上では小さい方がよく、内部抵抗配線3形成時の作業性の点ではある程度大きい方がよい。そのため、内部抵抗配線3の厚みは、例えば5μm程度、またはそれ以上の厚みに設定される。
The thickness of the
このような内部抵抗配線3の厚み設定等を考慮すれば、絶縁層1aがセラミック焼結体から成り、内部抵抗配線3が厚膜導体であることが好ましい。この場合の内部抵抗配線3は、例えば絶縁基体1(複数の絶縁層1a)との同時焼成で形成されたものである。内部抵抗配線3が厚膜導体であれば、その厚みを上記のように約5μmまたは8μm以上程度に設定することが容易である。
In consideration of such thickness setting of the
また、このような比較的厚い内部抵抗配線3、ビア導体4および電極2が絶縁基体1と
の同時焼成で形成され得るため、内部抵抗配線3、ビア導体4および電極2と絶縁基体1との接合の強度、および配線基板5としての生産性の点で有利である。また、内部抵抗配線3および電極2となる金属ペーストの印刷パターンの調整だけで、内部抵抗配線3および電極2のパターンを容易に設定することができる。そのため、例えば配線基板5および測温体6としての設計の自由度、および生産性等の点でも有利である。
Moreover, since such a relatively thick
上記の測温体6について、例えば電極2に外部接続用のリード端子7が接続されたり、金属製筐体等の被覆体で被覆されたりして、測温装置(図1〜図4では図示せず)が形成される場合がある。測温装置は、前述した測温体6による温度検知の場合と同様に外部基板に実装されて温度測定を行なう。この場合、例えば被覆体によって測温体6が外部環境からより効果的に保護される。また、リード端子7によって上記実装がより容易になる。 With respect to the temperature measuring body 6, for example, a lead terminal 7 for external connection is connected to the electrode 2 or is covered with a covering such as a metal casing. (Not shown) may be formed. The temperature measuring device is mounted on an external substrate and measures temperature in the same manner as in the temperature detection by the temperature measuring element 6 described above. In this case, for example, the temperature measuring body 6 is more effectively protected from the external environment by the cover. Further, the mounting is facilitated by the lead terminal 7.
図5(a)は、本発明の実施形態の測温装置10を示す斜視透視図であり、図5(b)は図5(a)の平面図である。なお、図5において、図1〜図4と対応する部位には、同一参照符を付す。また、図5(b)は、図解を容易にするため、上側の絶縁層1aを省略して示されている。測温装置10は、上記構成の測温体6と、電極2を覆うように絶縁基体1の外表面に取り付けられた被覆体11とを含んでいる。この例では、平面透視において、測温体6に含まれている絶縁基体1の厚み方向に見たときに、被覆体11が内部抵抗配線3と重なっていない。
Fig.5 (a) is a perspective perspective view which shows the
このような場合には、内部抵抗配線3と外部(温度を検知する外部環境)との間に被覆体11が介在していないため、外部の温度が内部抵抗配線3に伝わりやすい。外部の温度(熱)は、被覆体11の厚みに比べて、厚みが薄い、すなわち伝熱距離が小さい絶縁層1aを通って内部抵抗配線3に伝わる。そのため、外部から内部抵抗配線3へ伝熱が比較的容易であり、外部の温度検知が容易である。したがって、外部の温度検知の精度が高い測温装置10の提供がより容易である。
In such a case, since the covering 11 is not interposed between the
この測温装置10においては、内部抵抗配線3はミアンダ状であり、内部抵抗配線3の初期の抵抗値をできるだけ大きくすること、および測温装置10としての小型化に対してより有利なものとなっている。
In this
被覆体11は、例えば、測温体6のうち少なくとも電極2およびその周囲の絶縁基体1の外表面を被覆するものであり、円筒状または楕円筒状の形状である。また、被覆体11は、インコネル等の耐熱性金属で形成されている。被覆体11は、例えば円筒等の形状であって、絶縁基体1のうち被覆体11から突き出る長さが5mm程度であり、絶縁基体1のうち被覆体11に被覆されている部分の長さが5mm程度になるような寸法で形成されている。このような被覆体11の長さは、例えば約40mm程度である。
The covering 11 covers, for example, at least the electrode 2 and the outer surface of the surrounding insulating
本発明は、以上の実施形態の例に限定されるものではく、本発明の要旨の範囲内であれば、種々の変更が可能である。例えば、絶縁基体1を構成する絶縁層1aを3層以上とし、各絶縁層1aの層間に設けられる内部抵抗配線3を2層以上の複数層としてもよい。このような構成とすることによって、内部抵抗配線3の抵抗値を測定する区間の長さがより長いものとなり、温度の検知精度がさらに高められたものとなる。この場合、各内部抵抗配線3同士は、内部抵抗配線3と電極2との接続の場合と同様にビア導体4を介して接続される。
The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications are possible within the scope of the gist of the present invention. For example, the insulating layer 1a constituting the insulating
また、例えば、電極2とリード端子7との接続部をガラス材料等のコート材(図示せず)で被覆するようにしてもよい。この場合には、電極2とリード端子7との接続部をコート材によって外部環境からより効果的に保護される。さらに、電極2とリード端子7との接続部から、電極2とリード端子7との接続部の周辺となる絶縁基体1までコート材で被
覆すると、コート材により配線基板5とリード端子7との接続強度が向上されたものとなる。なお、ガラス材料としては、例えばバリウム珪酸系ガラスやホウケイ酸ガラス等が挙げられる。
Further, for example, the connecting portion between the electrode 2 and the lead terminal 7 may be covered with a coating material (not shown) such as a glass material. In this case, the connection portion between the electrode 2 and the lead terminal 7 is more effectively protected from the external environment by the coating material. Furthermore, when the coating material is coated from the connection portion between the electrode 2 and the lead terminal 7 to the insulating
1・・・絶縁基体
1a・・絶縁層
2・・・電極
3・・・内部抵抗配線
3a・・層間配線
4・・・ビア導体
4a・・ビアパッド
5・・・配線基板
6・・・測温体
7・・・リード端子
10・・測温装置
11・・被覆体
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記絶縁基体の主面に設けられた電極と、
前記絶縁基体の絶縁層の複数の層間にそれぞれ設けられた複数の層間配線と、
前記電極に接続されたリードと、
前記層間配線の、前記電極と前記リードとの接続位置から面方向に最も離れた位置に設けられた、前記各層間配線を接続するビア導体とを含むことを特徴とする測温体。 An insulating substrate on which at least three insulating layers are laminated;
An electrode provided on the main surface of the insulating substrate;
A plurality of interlayer wirings respectively provided between a plurality of layers of the insulating layer of the insulating base;
A lead connected to the electrode;
A temperature sensing element comprising: a via conductor for connecting each of the interlayer wirings, which is provided at a position farthest in a plane direction from a connection position between the electrodes and the leads of the interlayer wiring.
前記電極を覆うように前記絶縁基体の外表面に設けられた被覆体とを有することを特徴とする測温装置。 The temperature measuring element according to any one of claims 1 to 3,
And a covering provided on an outer surface of the insulating base so as to cover the electrode.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015251762A JP2017116395A (en) | 2015-12-24 | 2015-12-24 | Temperature measuring body and temperature measuring device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2015251762A JP2017116395A (en) | 2015-12-24 | 2015-12-24 | Temperature measuring body and temperature measuring device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| JP2017116395A true JP2017116395A (en) | 2017-06-29 |
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ID=59234223
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP2015251762A Pending JP2017116395A (en) | 2015-12-24 | 2015-12-24 | Temperature measuring body and temperature measuring device |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JP2017116395A (en) |
-
2015
- 2015-12-24 JP JP2015251762A patent/JP2017116395A/en active Pending
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