JP6215783B2 - Wiring board, temperature sensor and temperature sensor - Google Patents
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Description
本発明は、互いに積層された複数の絶縁層の層間に白金等からなる抵抗配線が設けられてなる配線基板、その配線基板を含む測温体および測温装置に関するものである。 The present invention relates to a wiring board in which a resistance wiring made of platinum or the like is provided between a plurality of laminated insulating layers, a temperature measuring body including the wiring board, and a temperature measuring device.
排気ガス等の高温（例えば数百〜一千℃程度）の流体等における温度検知用のセンサとして、金属材料の電気抵抗の温度による変化を利用したものが知られている。金属材料としては、高温における耐酸化性および抵抗値の温度依存性等の観点から、白金を含む金属材料が用いられる場合が多い。 As a sensor for detecting a temperature in a fluid such as exhaust gas at a high temperature (for example, about several hundred to 1,000 ° C.), a sensor using a change in electric resistance of a metal material with temperature is known. As the metal material, a metal material containing platinum is often used from the viewpoint of oxidation resistance at a high temperature and temperature dependency of the resistance value.
測温用の金属材料を含むセンサを構成する部品としては、例えば、セラミック焼結体等からなり、互いに積層された複数の絶縁層の層間に白金等のメタライズ層または薄膜層からなる線状導体（抵抗配線）が設けられた配線基板等が知られている。また、抵抗配線と電気的に接続された他の線状導体が抵抗調整用のパターン（トリミングパターン）として設けられている。トリミングパターンは、抵抗配線と電気的に接続されている。トリミングパターンの線幅の調整または切断等によって抵抗配線とトリミングパターンとの合計の抵抗値が調整され、配線基板としての基準温度（一般に０℃）における抵抗値が所定の値に調整される。この調整された抵抗値を初期値として、０℃からの温度変化に応じた初期値からの抵抗値の変化が検知され、この抵抗値の変化により温度変化が測定される。抵抗調整用のパターンは、少なくとも一部が露出して形成され、上記切断等が可能とされている。 As a part constituting a sensor including a metal material for temperature measurement, for example, a linear conductor composed of a ceramic sintered body or the like, and a metallized layer such as platinum or a thin film layer between a plurality of laminated insulating layers. A wiring board provided with (resistance wiring) is known. In addition, another linear conductor electrically connected to the resistance wiring is provided as a resistance adjustment pattern (trimming pattern). The trimming pattern is electrically connected to the resistance wiring. The total resistance value of the resistance wiring and the trimming pattern is adjusted by adjusting or cutting the line width of the trimming pattern, and the resistance value at the reference temperature (generally 0 ° C.) as the wiring board is adjusted to a predetermined value. Using the adjusted resistance value as an initial value, a change in the resistance value from the initial value corresponding to a temperature change from 0 ° C. is detected, and the temperature change is measured by the change in the resistance value. The resistance adjustment pattern is formed so that at least a part thereof is exposed, and the above-described cutting or the like is possible.
しかしながら、上記従来技術の配線基板等においては、配線基板としての抵抗値が温度以外の要因によって変化する場合があるという問題点があった。このような抵抗値の変化が生じると、例えば基準温度である０℃における基準の抵抗値（初期値）が変動してしまうため、温度の検知精度が低下する。 However, the above-described prior art wiring board has a problem that the resistance value of the wiring board may change depending on factors other than temperature. When such a change in resistance value occurs, for example, the reference resistance value (initial value) at 0 ° C., which is the reference temperature, fluctuates, so that the temperature detection accuracy decreases.
上記課題について検討の結果、本発明者は、このような抵抗値の変動が、露出して形成された抵抗調整用のパターンに含まれている白金等の一部が、例えば昇華によって外部に逃げる（例えば昇華する）ことに起因することを見出し、本発明を完成させた。 As a result of studying the above problem, the present inventor has found that a part of platinum or the like included in the resistance adjustment pattern formed by exposing such a change in resistance value escapes to the outside by sublimation, for example. The present invention was completed by finding out that it is caused by (for example, sublimation).
すなわち、本発明の一つの態様の配線基板は、複数の絶縁層が積層されてなり、主面を有する絶縁基板と、前記複数の絶縁層の層間に設けられており、第１端部および第２端部を有する抵抗配線と、前記絶縁基板の前記主面に設けられた複数の補助配線とを備えており、前記抵抗配線が該抵抗配線の長さ方向の途中に複数の接続点を有しているとともに、該複数の接続点のうち互いに隣り合う二つの接続点の間で前記複数の補助配線のそれぞれと並列に接続されており、前記複数の補助配線のそれぞれの長さ方向に直交する方向における断面積が、前記抵抗配線の長さ方向に直交する断面における断面積よりも大きいことを特徴とする。 That is, the wiring board according to one aspect of the present invention includes a plurality of insulating layers stacked, and is provided between the insulating substrate having a main surface and the plurality of insulating layers. A resistance wiring having two ends, and a plurality of auxiliary wirings provided on the main surface of the insulating substrate, the resistance wiring having a plurality of connection points in the middle of the length of the resistance wiring. And connected in parallel with each of the plurality of auxiliary wirings between two connection points adjacent to each other among the plurality of connection points, and orthogonal to the length direction of each of the plurality of auxiliary wirings The cross-sectional area in the direction in which the resistance wiring is formed is larger than the cross-sectional area in the cross-section orthogonal to the length direction of the resistance wiring.
本発明の一つの態様の測温体は、上記構成の配線基板と、前記抵抗配線の前記第１端部および前記第２端部にそれぞれ電気的に接続された端子とを備えることを特徴とする。 A temperature measuring element according to one aspect of the present invention includes the wiring board having the above-described configuration and terminals electrically connected to the first end and the second end of the resistance wiring, respectively. To do.
本発明の一つの態様の測温装置は、上記構成の測温体と、前記端子を覆うように前記絶縁基板の外表面に取り付けられた被覆体とを備えており、前記測温体に含まれている前記絶縁基板の厚み方向に見たときに、前記被覆体が前記抵抗配線と重なっていないことを特徴とする。 A temperature measuring device according to one aspect of the present invention includes a temperature measuring body having the above-described configuration and a covering attached to an outer surface of the insulating substrate so as to cover the terminal, and is included in the temperature measuring body. The covering body does not overlap the resistance wiring when viewed in the thickness direction of the insulating substrate.
本発明の一つの態様による配線基板は、複数の補助配線の所定のものを切断する（断線させる）ことによって、より電気抵抗（抵抗値）が大きい抵抗配線に流れる電流量が相対的に増加し、配線基板としての電気抵抗が大きくなる。すなわち、複数の補助配線のうち切断するものを選択することによって初期の抵抗値を調整できる。 In the wiring board according to one aspect of the present invention, by cutting (disconnecting) a predetermined one of the plurality of auxiliary wirings, the amount of current flowing through the resistance wiring having a larger electric resistance (resistance value) is relatively increased. As a result, the electrical resistance of the wiring board increases. That is, the initial resistance value can be adjusted by selecting one of the plurality of auxiliary wirings to be cut.
また、白金等の外気への昇華がより生じやすい補助配線において単位長さ当たりの白金等の量が比較的大きい。そのため、たとえ白金等の一部が外部に昇華したとしても、その部分における補助配線の減少の割合（相対量）は比較的小さく抑えられる。そのため補助配線の不要な抵抗値の変化（増加）の割合が比較的小さく抑えられる。したがって、抵抗値の変化による温度変化の検知の精度が高く、またその精度を長期にわたって維持することが可能な配線基板を提供することができる。 In addition, the amount of platinum or the like per unit length is relatively large in the auxiliary wiring in which sublimation to the outside air such as platinum is more likely to occur. Therefore, even if a part of platinum or the like is sublimated to the outside, the reduction rate (relative amount) of the auxiliary wiring in that part can be kept relatively small. Therefore, the rate of change (increase) in the unnecessary resistance value of the auxiliary wiring can be kept relatively small. Therefore, it is possible to provide a wiring board that is highly accurate in detecting a temperature change due to a change in resistance value and that can maintain the accuracy over a long period of time.
本発明の一つの態様による測温体によれば、上記構成の配線基板を含んでいることから、温度変化の検知精度が高い測温体を提供することができる。 According to the temperature measuring element according to one aspect of the present invention, since the wiring board having the above-described configuration is included, it is possible to provide a temperature measuring element with high temperature change detection accuracy.
本発明の一つの態様による測温装置によれば、上記構成の測温体を含んでいることから、温度変化の検知精度が高い測温体を提供することができる。また、絶縁基板のうち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、外部の温度が被覆体に妨げられることなく抵抗配線に伝わるため、温度変化の検知精度がさらに高められている。 According to the temperature measuring device according to one aspect of the present invention, since the temperature measuring device having the above-described configuration is included, a temperature measuring device with high temperature change detection accuracy can be provided. In addition, since the portion of the insulating substrate where the resistance wiring is provided is not covered with the covering, the external temperature is transmitted to the resistance wiring without being obstructed by the covering, thereby further improving the detection accuracy of the temperature change. ing.
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および測温体を示す分解斜視図である。図１に示すように、複数の絶縁層１ａ（図１の例では２層）が積層されて絶縁基板１が形成されている。絶縁基板１に抵抗配線２および補助配線３が設けられて配線基板４が基本的に形成されている。また、配線基板４に端子５が設けられて測温体６が基本的に形成されている。図１においては、配線基板４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に設けられた配線導体２または補助配線３が示されている。抵抗配線２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が行なわれる。すなわち、抵抗配線２の抵抗値の測定値から、配線基板４等が位置している環境等の温度が算出され、
検知される。
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a wiring board and a temperature sensor according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, an
Detected.
絶縁基板１は、例えば四角板状等の平板状であり、抵抗配線２を設けるための基体部分である。絶縁基板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。絶縁基板１は、このようなセラミック焼結体からなる複数の絶縁層１ａが積層されて形成されている。
The
絶縁基板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ー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板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。
For example, if each
抵抗配線２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。温度変化に応じた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、抵抗配線２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、抵抗配線２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）とされている。
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、抵抗配線２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、例えば抵抗配線２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 containing platinum as a main component are appropriately selected 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。なお、抵抗配線２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、絶縁基板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、例えば抵抗配線２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
抵抗配線２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形成することができる。
The
この抵抗配線２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。この抵抗値は抵抗配線２の温度に応じて
変化し、抵抗配線２の温度は配線基板４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。抵抗配線２の第１端部Ａと第２端部Ｂとの間の抵抗値が、配線基板４としての抵抗値に相当する。すなわち、抵抗配線２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。具体的には、あらかじ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抵抗配線の抵抗値が増加する。白金を主成分とする抵抗配線は、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。
A resistance value between one end (first end A) of the
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、抵抗配線２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、抵抗配線２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、抵抗配線２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、抵抗配線２は絶縁基板１の内部に設けられ、外部には露出していない。
In addition, if the
複数の補助配線３は、抵抗配線２が有している複数の接続点７の間で抵抗配線３と電気的に並列に接続されている（以下、単に並列接続されているともいう）。補助配線３のそれぞれは、その長さ方向に直交する方向における断面積（以下、単に断面積ともいう）が抵抗配線２の断面積に比べて大きい。図１の例では、補助配線３の線幅が抵抗配線２の線幅に比べて大きい。これにより、補助配線３の断面積が抵抗配線２の断面積よりも大きくなっている。補助配線３の断面積が抵抗配線２の断面積よりも大きいため、一定の長さにおける抵抗値は、補助配線３において抵抗配線２よりも小さい。補助配線３の断面積が抵抗配線２の断面積よりも十分に大きい場合には、抵抗配線２に対して補助配線３の抵抗が例えば無視できる程度に十分に小さくなる。
The plurality of auxiliary wirings 3 are electrically connected in parallel with the resistance wiring 3 between the plurality of
複数の補助配線３の一部が幅方向に切断される、つまり断線されることによって、上記抵抗配線２の抵抗の初期値が調整される。すなわち、補助配線３は、配線基板４としての抵抗値を所定の値に調整するトリミング用の導体として機能する。配線基板４としての抵抗値とは、前述した抵抗配線２の第１および第２端部Ａ、Ｂ間の電気抵抗（抵抗値）である。補助配線３の切断は、例えばレーザー光を用いた切断加工、または研削等の機械的な加工で行なわれる。この切断加工を可能にするために、絶縁基板１の主面に補助配線３が設けられている。言い換えれば、補助配線３は、絶縁基板１のうち切断加工が可能な位置に配置されている。
The initial value of the resistance of the
図１の例では二つの補助配線３が、それぞれ抵抗配線２の互いに隣り合う二つの接続点７の間で抵抗配線２の長さ方向の一部と並列接続されている。補助配線３が並列接続されている区間では、抵抗配線２に比べて抵抗が小さい補助配線３によって抵抗値が大幅に低減されている。これに対して、その補助配線３を断線させた場合には、上記区間における抵抗値が抵抗配線３の抵抗値となり、抵抗値が増加する。これによって、配線基板４としての抵抗値（初期値）が増加する。この切断する補助配線３の本数等を調整することによって、上記初期値が適宜調整される。例えば、抵抗値の初期値をより大きくしたい場合には、切断する補助配線３の本数をより多くすればよい。
In the example of FIG. 1, two auxiliary wirings 3 are connected in parallel with a part of the
また、図１の例においては、二つの補助配線３の長さが互いに異なり、これらの補助配線３と並列に接続された抵抗配線２の長さも補助配線３の長さに応じて互いに異なる。この場合、より長い補助配線３が切断されるほど、抵抗値が大きくなる。例えば、二つの補助配線３のうち長さがより長い方（図１の左側のもの）を切断すれば、より短い方（図１の右側）を切断した場合よりも抵抗値が大きくなる。なお、図１の例では２本の補助配線３のみが設けられているが、この本数をさらに増やせば、より細かい抵抗値の調整が可能になる。なお、図１の例では２本の補助配線３のみが設けられているが、この本数をさらに増やせば、より細かい抵抗値の調整が可能になる。
In the example of FIG. 1, the lengths of the two auxiliary wirings 3 are different from each other, and the lengths of the
また、抵抗配線２と補助配線３との電気的な接続は、例えば抵抗配線２の互いに隣り合う二つの接続点７と補助配線３の両端部とにそれぞれ接続された接続導体８によって行なわれている。この第１の実施形態における接続導体８は、絶縁層１ａを厚み方向に貫通する貫通導体を含んでいる。また、接続導体８としての貫通導体との電気的な接続を容易とするために、接続点７において抵抗配線２の一部が円形状に成形されて、いわゆるランドパターンが設けられている。貫通導体は、例えば、平面視で円形状等の柱状の導体であるが、図１では貫通導体を破線で模式的に示している。
Further, the electrical connection between the
補助配線３および接続導体８は、例えば抵抗配線２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。接続導体８が貫通導体を含む場合には、絶縁層１ａとなるセラミックグリーンシートの所定部位に機械的な打ち抜き加工またはレーザー加工等の孔あけ加工で貫通孔を形成しておいて、この貫通孔内に接続導体８となる白金等の金属ペーストを充填し、同時焼成することによって貫通導体を形成することができる。
The auxiliary wiring 3 and the connection conductor 8 can be formed by the same method using, for example, the same metal material (platinum or the like) as the
この配線基板４は、補助配線３の断面積が抵抗配線２の断面積よりも大きいため、次のような効果も有している。すなわち、抵抗配線２および補助配線３について、それぞれ同じ長さの部分を比べたときに、補助配線３の白金等の量が抵抗配線２に比べて大きい。そのため、絶縁基板１の主面に設けられているため抵抗配線２に比べて白金等の外気への昇華が生じやすい補助配線３において白金等の一部が外部に昇華したとしても、その部分における抵抗配線の減少の割合（相対量）は比較的小さく抑えられる。これにより、補助配線３の抵抗値が上記初期値調整用の切断以外の原因によって不要に増加するようなことが抑制される。したがって、抵抗値の変化による温度変化の検知の精度が高く、またその精度を長期にわたって維持することが可能な配線基板４を提供することができる。
The wiring board 4 has the following effects because the cross-sectional area of the auxiliary wiring 3 is larger than the cross-sectional area of the
このような効果を得るためには、補助配線３の断面積が抵抗配線２の断面積に比べて十分に大きいことが好ましい。例えば、補助配線３の断面積は、抵抗配線２の断面積に比べて３倍以上であることが好ましい。
In order to obtain such an effect, the cross-sectional area of the auxiliary wiring 3 is preferably sufficiently larger than the cross-sectional area of the
また、配線基板４に設けられた端子５は、抵抗配線２を外部の電気回路に接続するための部分である。端子５は、例えば抵抗配線２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４における端子５は、白金からなる円形状のパターンである。端子５は、他の形状でもよく、金等からなるリード端子（図示せず）によって形成されたものであってもよい。
A
端子５は、後述するように配線基板４ととも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なるものであることが好ましい。
Since the
上記構成の配線基板４と、配線基板４の抵抗配線２に電気的に接続された測温用の端子５とによって、実施形態の測温体６が形成されている。この実施形態では、抵抗配線２と端子５との電気的な接続は、例えば絶縁層１ａを厚み方向に貫通している貫通導体（いわ
ゆるビア導体）９によって行なわれている。
The
ビア導体９は、例えば抵抗配線２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。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９と絶縁基板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。
The via conductor 9 is made of, for example, a conductor material (metal material) whose main component is the same metal material (platinum or the like) as the
ビア導体９は、例えば抵抗配線２を形成するのと同様の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あらかじ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。
The via conductor 9 is formed, for example, by filling a through hole provided in advance in a ceramic green sheet serving as the insulating
このような測温体６によれば、上記構成の配線基板４を含んでいることから、温度変化の検知精度が高い測温体６を提供することができる。
According to such a
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の端子５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、あるいは端子５に後述するリード線（図１では図示せず）を溶接すること等の接続手段が挙げられる。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および測温体に含まれている抵抗配線２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、例えばあらかじめ測定しておいた電気抵抗−温度の関係から抵抗配線２の温度、つまり抵抗配線２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。
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
このような、測温体６を用いた高温環境における温度検知に際して、前述したように補助配線３における白金の昇華が、抵抗配線２に比べて生じやすい。これに対して、補助配線３の断面積が比較的大きいため、補助配線３における白金の相対的な減少量が低減され、温度変化以外の原因による、初期値の不要な変動が抑制され、測温の精度が高い測温体６が提供され得る。なお、補助配線３は、上記のように抵抗配線２に比べて抵抗が低い方が好ましいものであるため、補助配線３自体の抵抗値（初期値）が小さくても、言い換えれば温度変化に応じた補助配線３の抵抗値の変化の絶対値が小さくても、測温体６としての温度変化の検知に対しては支障はない。さらに言い換えれば、配線基板４としての抗値に対して補助配線３は、その抵抗値が実質的に無視できる（０Ωとみなせる）程度に小さくても構わない。
At the time of temperature detection in such a high temperature environment using the
抵抗配線２の線幅は、検知しようとする温度の測温の精度、温度域、抵抗配線２の厚みおよび長さ、絶縁層１ａの外周から抵抗配線２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 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、抵抗配線２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）からなり、その厚みが約５〜15
μｍ程度の場合であれば、抵抗配線２の線幅は、例えば約20〜50μｍ程度に設定される。
また、この場合、抵抗配線２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）の線幅を約50〜200μｍ程度に設定してもよい。これにより、抵抗配線２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., the
In the case of about μm, the line width of the
In this case, the line width of the portion of the
なお、抵抗配線２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、抵抗配線２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、抵抗配線２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。また、補助配線３の厚みは、白金の昇華等による減少に起因した温度変化以外の原因による不要な抵抗値の増加を抑制する上で８μｍ程度以上であることが好ましい。
Note that the thickness of the
このような抵抗配線２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なり、抵抗配線２および補助配線３が厚膜導体であることが好ましい。この場合の抵抗配線２および補助配線３は、例えば絶縁基板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。抵抗配線２および補助配線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。
Considering such thickness setting of the
また、このような比較的厚い抵抗配線２および補助配線３が絶縁基板１との同時焼成で形成され得るため、抵抗配線２および補助配線３と絶縁基板１との接合の強度、および配線基板４としての生産性の点で有利である。また、抵抗配線２および補助配線となる金属ペーストの印刷パターンの調整だけで、抵抗配線２および補助配線３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４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。
In addition, since such a relatively
上記の測温体６について、例えば端子５に外部接続用のリード端子が接続されたり、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、リード端子によって上記実装がより容易になる。
With respect to the
図２（ａ）および（ｂ）は、本発明の第２の実施形態の配線基板４および測温体６を絶縁層１ａ毎に分解して示す平面図である。図２（ｂ）の絶縁層１ａの上に図２（ａ）の絶縁層１ａが積層されている。図２において図１と同様の部位には同様の符号を付している。以下、図１（第１の実施形態）と同様の部位については説明を省略する。
FIGS. 2A and 2B are plan views showing the wiring board 4 and the
第２の実施形態においては、複数の補助配線３が順次直列に接続されている。これは、少なくとも一つの連続補助配線（符号なし）の長さ方向に沿って、抵抗配線２の複数の接続点７と接続される複数の部位が配置されているとみなすこともできる。図２の例では複数の補助配線３の全てが直列に接続されている（連続補助配線が一つである）が、複数の補助配線３のうち一部のもののみが互いに直列されていても構わない。また、複数の補助配線３が複数の集まりに分かれて互いに直列に接続されていても（連続補助配線が複数であっても）構わない。
In the second embodiment, a plurality of auxiliary wirings 3 are sequentially connected in series. This can be considered that a plurality of portions connected to the plurality of
また、図２の例において、抵抗配線２は、互いに平行に並んだ複数の直線部（符号なし）と、これらの複数の直線部のうち隣り合う直線部の端同士をつないでいる複数の折り返し部（符号なし）とを有するミアンダ状である。折り返し部は、隣り合う複数の直線部の端同士を、一つおきに互いに接続している。言い換えれば、複数の直線部と複数の折り返し部とが順次直列に接続されて一つのミアンダ状のパターン（蛇行パターン）を形成している。
In the example of FIG. 2, the
抵抗配線２がミアンダ状のパターンである場合には、比較的長い抵抗配線２が順次折りたたまれて配置さているため、一つの層間に極力長い抵抗配線２を設ける上で有利である。抵抗配線２の長さがより長いことにより、抵抗配線２の第１および第２端部Ａ、Ｂ間の電気抵抗をより大きくすることできる。すなわち、例えば測温前（０℃等）における抵抗配線２の電気抵抗（初期値）が比較的大きいため、温度変化に応じた電気抵抗の変化の絶対値がより大きい。そのため、０℃から上記千℃程度等の高温域にかけて、精度の良い測温が容易になる。
When the
また、抵抗配線２のうち補助配線３と並列接続された区間における抵抗値がより増加する。言い換えれば、上記区間における抵抗配線２の抵抗に対する補助配線３の相対的な抵抗をより小さく抑えることができる。そのため、抵抗配線２の抵抗に対して補助配線３の抵抗を無視できる程度に小さく抑えることがより容易であり、温度測定の精度の向上に対してより有利である。
Moreover, the resistance value in the section connected in parallel with the auxiliary wiring 3 in the
図２の例においても、複数の補助配線３とぞれぞれ並列に接続された接続点７間における抵抗配線２の長さが、補助配線３毎に異なっている。すなわち、複数の補助配線３のうち切断するものを異ならせれば、増加する抵抗値を適宜調整することができる。例えば、図２の例では、接続点７間の抵抗配線２の長さについて、図の上側の方が下側よりも長くなっている。そのため、複数の補助配線３の位置が上側のものになるほど、抵抗値をより大きくすることができる。なお、切断する補助配線３の本数を多くするほど抵抗値を大きくすることができる点も、図１の例と同様である。
Also in the example of FIG. 2, the length of the
また、例えば図２の例のように、複数の補助配線３が直列に接続され、抵抗配線２がミアンダ状であるときには、次のような効果も得られる。すなわち、この場合には、ミアンダ状の抵抗配線２のうち互いに並んでいる折り返し部に接続点７が設けられていれば、これらの接続点から、直列に接続されている補助配線３（直線状または折れ線状等の連続補助配線）に対して接続導体８を互いに並べて配置することがより容易である。すなわち、複数の接続点７と、複数の補助導体３それぞれの端部（直列に接続されている部分）とを、絶縁層１ａを挟んで同じ方向に並べることが容易であるため、複数の接続導体８（貫通導体等）を互いに並べることが容易である。つまり、接続導体８の配置がより容易である。
For example, as in the example of FIG. 2, when the plurality of auxiliary wirings 3 are connected in series and the
また、ミアンダ状の抵抗配線２のうち互いに並んでいる折り返し部に接続点７が設けられていれば、この折り返し部から直線部にかけて、互いに隣り合う接続点７の間の抵抗配線２の長さを十分に長い（つまり十分に抵抗が高い）ものとすることもより容易である。この場合、例えば互いに隣り合う接続点７を、間に一つ以上の他の折り返し部を挟んだ二つの折り返し部に配置すれば、これらの接続点７の間の抵抗配線２の長さをさらに容易に長くすることができる。したがって、例えば抵抗値の初期値が大きく、温度変化の検知の精度が高い配線基板４および測温体６の提供がより容易なものになる。
In addition, if the
なお、図２の例では、接続導体８は、絶縁層１ａを厚み方向に貫通している貫通導体と、貫通導体の下端から抵抗配線２の折り返し部に配置された接続点７にかけて設けれた直線状の内層導体とを含んでいる。内層導体が設けられていることによって、貫通導体の位置を適宜調整すること等ができる。内層導体も、例えば抵抗配線２等と同様の金属材料を用い、同様の方法で形成することができる。
In the example of FIG. 2, the connection conductor 8 is provided from the through conductor penetrating the insulating
貫通導体および内層導体を含む接続導体８は、その長さ方向に直交する断面における面積（以下、単に断面積という）が、抵抗配線２の断面積に比べて大きいことが好ましい。この場合には、前述した補助配線３における断面積を大きくすることの効果と同様に、抵抗配線２に比べて接続導体８の抵抗を小さく抑えることが容易である。接続導体８は、そ
の長さが抵抗配線２に比べて小さいため、接続導体８の両端間の抵抗値は抵抗配線２に比べてもともと小さいが、上記のように断面積が比較的大きいことによって、さらに接続導体８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、例えば接続導体８の存在によって、抵抗配線２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 connection conductor 8 including the through conductor and the inner layer conductor preferably has a larger area in a cross section perpendicular to the length direction (hereinafter simply referred to as a cross sectional area) than the cross sectional area of the
また、図２の例においては、平面視において、つまり配線基板４を上から見たときに、接続導体８の複数の貫通導体は、互いに隣り合うものの位置が直線部の長さ方向に互いにずれているものを含んでいる。また、図２の例においては、複数の貫通導体は、互いに隣り合うもの同士が前記直線部の前記長さ方向に順次互い違いにずれているジグザグ配置部を有している。さらにジグザグ配置部において補助配線３がジグザグのパターンになっている。 In the example of FIG. 2, when viewed from above, that is, when the wiring board 4 is viewed from above, the positions of the plurality of through conductors of the connection conductor 8 are shifted from each other in the length direction of the linear portion. Is included. In the example of FIG. 2, the plurality of through conductors have zigzag arrangement portions in which adjacent ones are staggered sequentially in the length direction of the linear portion. Further, the auxiliary wiring 3 has a zigzag pattern in the zigzag arrangement portion.
この場合には、直線部の長さ方向と直交する方向、例えば長方形状の絶縁基板１の短辺方向等の一方向に複数の貫通導体をより高い密度で配置することができる。より多くの貫通導体が高い密度で配置されていることにより、より多くの補助配線３を絶縁基板１の短辺方向等により高い密度で配置することが容易になる。したがって、抵抗配線２の第１、第２端部Ａ、Ｂ間の抵抗値、つまり配線基板４としての抵抗値をより細かく調整することが可能であるとともに、小型化も容易な配線基板４および測温体６を提供することができる。
In this case, a plurality of through conductors can be arranged at a higher density in a direction orthogonal to the length direction of the linear portion, for example, in one direction such as the short side direction of the rectangular insulating
なお、複数の貫通導体は、互いに隣り合うものの位置が直線部の長さ方向に互いにずれているときにジグザグ配置部を有していないもの（図示せず）であっても構わない。この場合には、複数の貫通導体は、例えば抵抗配線２の直線部の長さ方向の一方向に順次ずれて（階段状等に）配置される。 Note that the plurality of through conductors may not have a zigzag arrangement portion (not shown) when the positions of adjacent ones are shifted from each other in the length direction of the linear portion. In this case, for example, the plurality of through conductors are sequentially shifted in one direction in the length direction of the straight line portion of the resistance wiring 2 (stepped or the like).
また、複数の貫通導体がジグザグ配置部を有している場合に、図２の例のように、補助配線３がジグザグのパターンで互いに接続されていてもよい。この場合には、複数の貫通導体と補助配線３との接続が容易に行なわれる。 When the plurality of through conductors have zigzag arrangement portions, the auxiliary wirings 3 may be connected to each other in a zigzag pattern as in the example of FIG. In this case, the connection between the plurality of through conductors and the auxiliary wiring 3 is easily performed.
図３は、図２の配線基板４および測温体６の変形例を示す平面図である。図３において図２と同様の部位には同様の符号を付している。図３の例では、複数の貫通導体が上記ジグザグ配置部を有しており、このジグザグ配置部において複数の補助配線３が複数の貫通導体の端部を囲む面状のパターンで互いに接続されている。
FIG. 3 is a plan view showing a modification of the wiring board 4 and the
この場合、複数の貫通導体の端部と接続された一つの広面積の連続補助線が配置されているとみなすこともできる。このような広面積の連続補助線によって、補助配線３としての抵抗値がさらに低減される。そのため、抵抗配線２の補助配線３と接続された区間（互いに隣り合う接続点７同士の間）における抵抗値に比べて、補助配線３の抵抗値を無視できる程度に小さくすることがより容易である。したがって、温度検知の精度の向上に対してより有効な配線基板４および測温体６を提供することができる。
In this case, it can be considered that one large area continuous auxiliary line connected to the ends of the plurality of through conductors is arranged. The resistance value as the auxiliary wiring 3 is further reduced by such a large area continuous auxiliary line. Therefore, it is easier to make the resistance value of the auxiliary wiring 3 small enough to be ignored compared to the resistance value of the
なお、複数の補助配線３が互いに接続されてなる面状のパターンは、それぞれの補助配線３の長さ方向の一部位において外周に切り込みを有している。互いに対向し合う切り込みを結ぶ直線（線分）が、一つの補助配線３の長さ方向の一部（例えば中間部）を示す。この切り込みを目印にして、互いに対向し合う切り込みの間で面状のパターンを切断すれば、補助配線３のうち所定のものが幅方向に切断される。これにより、容易かつ精度よく配線基板４としての抵抗値の調整が行なわれる。すなわち、これらの切り込みは、面状のパターンの切断位置の確認を容易にするためのマークとして機能し得る。図４（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４（ｂ）は図４（ａ）の平面図
である。図４において図１および図２と同様の部位には同様の符号を付している。図４（ａ）においても、接続導体８のうち貫通導体の一部を模式的に破線で示している。また、図４（ｂ）では、見やすくするために上側の絶縁層１ａを省略している。この測温装置は、上記構成の測温体６と、端子５を覆うように絶縁基板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、つまりこの測温体６に含まれている絶縁基板１の厚み方向に見たときに、被覆体11が抵抗配線２と重なっていない。
In addition, the planar pattern formed by connecting a plurality of auxiliary wirings 3 has a cut in the outer periphery at one portion in the length direction of each auxiliary wiring 3. A straight line (line segment) connecting the notches facing each other indicates a part (for example, an intermediate portion) in the length direction of one auxiliary wiring 3. If the planar pattern is cut between the notches facing each other using the notches as marks, predetermined ones of the auxiliary wirings 3 are cut in the width direction. Thereby, the resistance value as the wiring board 4 is adjusted easily and accurately. That is, these cuts can function as marks for facilitating confirmation of the cutting position of the planar pattern. 4A is a perspective perspective view showing the
このような場合には、抵抗配線２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、外部の温度が抵抗配線２に伝わりやすい。外部の温度（熱）は、被覆体11に比べて比較的薄い、つまり伝熱距離が比較的小さい絶縁層１ａを通って抵抗配線２に伝わる。そのため、外部から抵抗配線２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においても、抵抗配線２はミアンダ状であり、抵抗配線２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。また、補助配線３がジグザグのパターンの部分を含んでいるため、この点でも測温装置10としての小型化について有利なものとなっている。
Also in this
被覆体11は、例えば、測温体６のうち少なくとも端子５およびその周囲の絶縁基板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、絶縁基板１のうち被覆体から突き出る長さが５ｍｍ程度であり、絶縁基板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。このような被覆体の長さは、例えば約40ｍｍ程度である。
The covering 11 covers, for example, at least the
また、測温装置10は、端子５にリード端子12が接続されている。リード端子12は、例えば抵抗配線２等と同様に、白金を含む金属材料からなり、純白金からなる場合もある。リード端子12の端子５に対する接続は、例えば金を含むろう材を用いたろう付け法や、抵抗溶接等の接合手段によって行なわれている。
In the
なお、以上の各実施形態では、抵抗配線２および補助配線３のそれぞれの断面積を、それぞれの線幅で調整していたが、それぞれの厚みで断面積を調整するようにしてもよい。特に、絶縁基板１の主面に設けられている補助配線３については、上下の絶縁層１ａの間に介在することがなく、絶縁層１ａ同士の密着性の低下を誘発することがないため、その厚みを大きく設定することがより容易である。
In each of the above embodiments, the cross-sectional areas of the
なお、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は可能である。例えば、各実施形態の配線基板３、測温体６および測温装置10において、補助配線３の切断による抵抗値の調整が終わった後で、補助配線３をガラス材料等の被覆材（図示せず）で被覆するようにしてもよい。この場合には、補助配線３の白金等の成分の昇華等による減少をさらに効果的に低減することができる。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。
In addition, this invention is not limited to the example of the above embodiment, A various change is possible if it is in the range of the summary of this invention. For example, in the wiring board 3, the
１・・・絶縁基板
１ａ・・・絶縁層
２・・・抵抗配線
３・・・補助配線
４・・・配線基板
５・・・端子
６・・・測温体
７・・・接続点
８・・・接続導体
９・・・ビア導体
10・・・測温装置
11・・・被覆体
12・・・リード端子
DESCRIPTION OF
10 ... Temperature measuring device
11 ... Coating
12 ... Lead terminal
Claims (10)
前記複数の絶縁層の層間に設けられており、第１端部および第２端部を有する抵抗配線と、
前記絶縁基板の前記主面に設けられた複数の補助配線とを備えており、
前記抵抗配線が該抵抗配線の長さ方向の途中に複数の接続点を有しているとともに、該複数の接続点のうち互いに隣り合う二つの接続点の間で前記複数の補助配線のそれぞれと並列に接続されており、
前記複数の補助配線のそれぞれの長さ方向に直交する方向における断面積が、前記抵抗配線の長さ方向に直交する断面における断面積よりも大きいことを特徴とする配線基板。 A plurality of insulating layers, and an insulating substrate having a main surface;
A resistance wiring provided between the plurality of insulating layers and having a first end and a second end;
A plurality of auxiliary wirings provided on the main surface of the insulating substrate,
The resistance wiring has a plurality of connection points in the length direction of the resistance wiring, and each of the plurality of auxiliary wirings between two connection points adjacent to each other among the plurality of connection points. Connected in parallel,
A wiring board, wherein a cross-sectional area in a direction orthogonal to a length direction of each of the plurality of auxiliary wirings is larger than a cross-sectional area in a cross-section orthogonal to the length direction of the resistance wiring.
前記抵抗配線の前記第１端部および前記第２端部にそれぞれ電気的に接続された端子とを備えることを特徴とする測温体。 The wiring board according to any one of claims 1 to 8,
A temperature sensing element comprising: a terminal electrically connected to each of the first end and the second end of the resistance wiring.
前記端子を覆うように前記絶縁基板の外表面に取り付けられた被覆体とを備えており、
前記測温体に含まれている前記絶縁基板の厚み方向に見たときに、前記被覆体が前記抵抗配線と重なっていないことを特徴とする測温装置。
The temperature measuring element according to claim 9,
A covering attached to the outer surface of the insulating substrate so as to cover the terminal,
The temperature measuring device, wherein the covering body does not overlap the resistance wiring when viewed in the thickness direction of the insulating substrate included in the temperature measuring body.
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