JP6215783B2 - 配線基板、測温体および測温装置 - Google Patents

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。

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。

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。

特開2013−65784号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。 （ａ）および（ｂ）は本発明の第２の実施形態の配線基板および測温体を絶縁層毎に分解して示す平面図である。 図１の配線基板および測温体の変形例を示す平面図である。 （ａ）は本発明の実施形態の測温装置を示す斜視透視図であり、（ｂ）は（ａ）の平面図である。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

Claims (10)

1. 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配線基板。
2. 前記複数の補助配線が順次直列に接続されていることを特徴とする請求項１記載の配線基板。
3. 前記絶縁層がセラミック焼結体からなり、前記抵抗配線および前記補助配線が厚膜導体であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の配線基板。
4. 前記抵抗配線が、互いに平行に並んだ複数の直線部と該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とを有するミアンダ状であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の配線基板。
5. 前記抵抗配線の前記接続点が前記折り返し部に位置しているとともに、前記接続点と前記補助配線とが、前記絶縁層を厚み方向に貫通する複数の貫通導体を含む接続導体によって互いに電気的に接続されており、前記接続導体の長さ方向に直交する断面における断面積が、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請求項４記載の配線基板。
6. 平面視において、前記複数の貫通導体は、互いに隣り合うものの位置が前記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ことを特徴とする請求項５記載の配線基板。
7. 前記複数の貫通導体は、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おり、該ジグザグ配置部において前記複数の補助配線がジグザグのパターンで互いに直列に接続されていることを特徴とする請求項６記載の配線基板。
8. 前記複数の貫通導体は、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おり、該ジグザグ配置部において前記複数の補助配線が互いに直列に接続されて面状のパターンを形成していることを特徴とする請求項６記載の配線基板。
9. 請求項１〜請求項８のいずれかに記載の配線基板と、
   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測温体。
10. 請求項９記載の測温体と、
    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測温装置。
    

Images