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JP2010002331A - Thermocouple sensor substrate and its method of manufacturing - Google Patents

Thermocouple sensor substrate and its method of manufacturing Download PDF

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JP2010002331A
JP2010002331A JP2008162134A JP2008162134A JP2010002331A JP 2010002331 A JP2010002331 A JP 2010002331A JP 2008162134 A JP2008162134 A JP 2008162134A JP 2008162134 A JP2008162134 A JP 2008162134A JP 2010002331 A JP2010002331 A JP 2010002331A
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Japan
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thin film
substrate
insulating substrate
layer
thermocouple sensor
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Application number
JP2008162134A
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Japanese (ja)
Inventor
Keiji Aeba
恵司 饗庭
Tsutomu Nitta
勉 新田
Toshiyuki Shimizu
俊行 清水
Tadamasa Takahashi
忠正 高橋
Kenji Nakamura
賢治 中村
Hideyuki Fukuda
秀幸 福田
Yoshinobu Abe
可伸 安部
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ARM DENSHI KK
Advanced Systems Japan Inc
Original Assignee
ARM DENSHI KK
Advanced Systems Japan Inc
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thermocouple sensor substrate having a thinned substrate thickness of a measuring section and a thickened substrate thickness of a connection section to a measuring apparatus, and capable of being manufactured over manufacturing lines of conventional printed wiring boards, and provide its method of manufacturing. <P>SOLUTION: A copper wiring pattern 100 is formed on the surface side, and a nickel wiring pattern 101 is formed on the back surface side. One-side ends of these wiring patterns are provided with sensors 102 contacting with liquid and gas for measuring their temperatures, and edges of other ends are provided with connectors 103 connected to a measuring apparatus. The sensor 102 constitutes a thermocouple by the coupling of the copper wiring pattern 100 and the nickel wiring pattern 101 to form a junction and measures a temperature by the use of a thermoelectromotive force generated at the junction. The connector 103 has a prescribed thickness to enable connection to the measuring apparatus. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、温度センサに用いられる熱電対センサ基板及びその製造方法に関し、特に、製造が容易な熱電対センサ基板及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a thermocouple sensor substrate used for a temperature sensor and a method for manufacturing the same, and more particularly to a thermocouple sensor substrate that is easy to manufacture and a method for manufacturing the same.

温度センサとしては、白金測温抵抗体、サーミスタ、熱電対等が知られている。その中でも、熱電対は、測定精度が高く、また比較的安価であるという利点があり、幅広く利用されている。熱電対は、二種類の材料を接合させることにより閉回路を形成し、その2つの接合点を異なる温度にさらすと熱起電力が生じて電流が流れる現象(ゼーベック効果)を利用するものである。   Known temperature sensors include platinum resistance thermometers, thermistors, thermocouples, and the like. Among them, thermocouples are widely used because they have advantages of high measurement accuracy and relatively low cost. Thermocouples use a phenomenon (Seebeck effect) in which a closed circuit is formed by joining two types of materials, and when the two junctions are exposed to different temperatures, a thermoelectromotive force is generated and current flows. .

この熱電対は、熱電対センサ素子として線状の導電体を用いたものが一般的であったが、近年、薄い金属箔を重ね合わせて薄膜化を図った形状の薄型熱電対が種々知られている。この薄型熱電対は、熱容量が小さいために測定対象の温度分布を大きく乱すことなく測定することができ、また、時間応答性が優れている等の利点を有している。   These thermocouples generally used linear conductors as thermocouple sensor elements, but in recent years, various thin thermocouples having a shape in which thin metal foils are stacked to form a thin film are known. ing. Since this thin thermocouple has a small heat capacity, it can measure without greatly disturbing the temperature distribution of the measurement object, and has an advantage such as excellent time response.

そして、この熱電対センサ素子は、絶縁基板としてポリイミド等のプラスチック、ガラス/エポキシなどの複合材、各種セラミックスが用いられ、基板上に微細プリント配線技術により、例えば、0.3mm間隔で多数の熱電対を配列形成することができる。これにより、射出成形用ノズル内の流動樹脂内部あるいは金型内流動樹脂内部のように、樹脂内のわずかな厚さ範囲内で大きな温度変化が存在するような温度分布を高い精度で計測することができる。   In this thermocouple sensor element, a plastic such as polyimide, a composite material such as glass / epoxy, and various ceramics are used as an insulating substrate, and a large number of thermoelectric elements are formed on the substrate at intervals of, for example, 0.3 mm using a fine printed wiring technique. Pairs can be sequenced. This makes it possible to measure with high accuracy the temperature distribution in which a large temperature change exists within a small thickness range within the resin, such as inside the fluid resin in the injection molding nozzle or inside the mold. Can do.

このような、熱電対センサ素子を利用した温度センサとして特許文献1に提案されている。
特許文献1で提案されている発明によれば、細長い板状の絶縁基板の端部に熱電対接合部が配列形成され、その表面に熱電対を構成する異種導体が印刷配線された熱電対センサ素子と、この熱電対センサ素子を保持する保持体とから構成されている。この熱電対センサ素子は、保持体に設けられたスリットに挿入することにより、温度センサとして一体化するものであり、測定対象機器への装着が容易であることを特徴としたものである。
特開2002−131144号公報
Patent Document 1 proposes a temperature sensor using such a thermocouple sensor element.
According to the invention proposed in Patent Document 1, a thermocouple sensor in which thermocouple junctions are arrayed at the end of an elongated plate-like insulating substrate, and different conductors constituting the thermocouple are printed on the surface thereof. It is comprised from the element and the holding body holding this thermocouple sensor element. This thermocouple sensor element is integrated as a temperature sensor by being inserted into a slit provided in a holding body, and is characterized in that it can be easily attached to a measurement target device.
JP 2002-131144 A

しかしながら、測定対象となる液体や気体の温度を測定する際に、温度センサ素子に厚みがあると、液体や気体の流れに変化を与えてしまい、温度センサ素子付近で微妙な温度変化が発生し、正確な温度の測定が困難である。また、特許文献1で提案されている温度センサは、厚さ0.2mmといった熱電対センサ素子を備えているものの、この熱電対センサ素子を保持するための保持体を専用機器として用意する必要があり、汎用性に欠ける他、専用の製造ラインを必要とするために、コスト増大の原因を招く。   However, when measuring the temperature of the liquid or gas to be measured, if the temperature sensor element is thick, it will change the flow of the liquid or gas, and a subtle temperature change will occur near the temperature sensor element. Accurate temperature measurement is difficult. Moreover, although the temperature sensor proposed in Patent Document 1 includes a thermocouple sensor element having a thickness of 0.2 mm, a holding body for holding the thermocouple sensor element needs to be prepared as a dedicated device. In addition to lack of versatility, a dedicated production line is required, leading to an increase in cost.

本発明は、係る問題に鑑みてなされたものであり、測定部位の基板厚を薄くし、測定機器との接続部位の基板厚を厚くした熱電対センサ基板であって、従来のプリント配線基板の製造ラインで製造が可能であり、種々の測定機器に接続が可能な熱電対センサ基板及びその製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such a problem, and is a thermocouple sensor substrate in which a substrate thickness at a measurement site is reduced and a substrate thickness at a connection site with a measurement device is increased. It is an object of the present invention to provide a thermocouple sensor substrate that can be manufactured on a manufacturing line and can be connected to various measuring devices, and a manufacturing method thereof.

上記目的を達成するために、本発明の熱電対センサ基板は、少なくとも第1の絶縁基板の下層に積層される第1の薄膜と、該第1の絶縁基板の上層に積層される第2の絶縁基板と、該第2の絶縁基板の上層に積層される該第1の薄膜と異なる金属からなる第2の薄膜と、からなり、一端に流体の温度を測定するために熱電対センサが構成されたセンサ部が形成され、他端に測定機器と接続するためのコネクタ部が形成される熱電対センサ基板であって、前記コネクタ部の前記第1の絶縁基板と前記第2の絶縁基板の層間に第3の絶縁基板を配設してなることを特徴とする。   In order to achieve the above object, a thermocouple sensor substrate according to the present invention includes at least a first thin film laminated on a lower layer of a first insulating substrate and a second thin film laminated on an upper layer of the first insulating substrate. A thermocouple sensor is configured to measure the temperature of the fluid at one end, comprising an insulating substrate and a second thin film made of a metal different from the first thin film laminated on the second insulating substrate. A thermocouple sensor substrate in which a connector portion for connecting to a measuring instrument is formed at the other end, wherein the first insulating substrate and the second insulating substrate of the connector portion are formed. A third insulating substrate is provided between the layers.

また、本発明の熱電対センサ基板は、前記第3の絶縁基板は、接着層を介して前記第1の絶縁基板と前記第2の絶縁基板との層間に配設されていることを特徴とする。   The thermocouple sensor substrate of the present invention is characterized in that the third insulating substrate is disposed between the first insulating substrate and the second insulating substrate through an adhesive layer. To do.

また、本発明の熱電対センサ基板は、前記第1の薄膜側の最外層および前記第2の薄膜側の最外層にはそれぞれ絶縁層が形成されていることを特徴とする。   The thermocouple sensor substrate of the present invention is characterized in that an insulating layer is formed on each of the outermost layer on the first thin film side and the outermost layer on the second thin film side.

また、本発明の熱電対センサ基板は、前記第1の薄膜及び前記第2の薄膜は前記コネクタ部の端部で露出していることを特徴とする。   The thermocouple sensor substrate according to the present invention is characterized in that the first thin film and the second thin film are exposed at an end portion of the connector portion.

また、本発明の熱電対センサ基板は、前記第1の薄膜はニッケルであり、第2の薄膜は銅であることを特徴とする。   The thermocouple sensor substrate of the present invention is characterized in that the first thin film is nickel and the second thin film is copper.

また、本発明の熱電対センサ基板は、前記第1の薄膜と前記第2の薄膜に用いる金属は、銅とニッケル−銅合金との組み合せ、又はニッケル−銅合金とニッケル−銅合金との組み合せであることを特徴とする。   In the thermocouple sensor substrate of the present invention, the metal used for the first thin film and the second thin film is a combination of copper and nickel-copper alloy, or a combination of nickel-copper alloy and nickel-copper alloy. It is characterized by being.

また、本発明の熱電対センサ基板の製造方法は、第1の絶縁基板の下層に第1の薄膜を積層し、該第1の絶縁基板の上層に前記第2の絶縁基板と、該第2の絶縁基板の上層に該第1の薄膜と異なる金属からなる第2の薄膜とを積層し、一端に流体の温度を測定するために熱電対センサが構成されたセンサ部を形成し、他端に測定機器と接続するためのコネクタ部を形成する熱電対センサ基板の製造方法であって、前記第1の絶縁基板と前記第2の絶縁基板との他端の基板間に離型フィルムを挟み、前記積層された薄膜および絶縁基板に対して加熱加圧を施し、前記離型フィルムが挟まれた箇所以外の前記第1の絶縁基板と前記第2の絶縁基板とを圧着させ、他端の基板間に挟まれた前記離型フィルムを取り外し、該取り外した箇所に前記第3の絶縁基板を配設することを特徴とする。   In the method for manufacturing a thermocouple sensor substrate according to the present invention, a first thin film is laminated on a lower layer of a first insulating substrate, the second insulating substrate is formed on an upper layer of the first insulating substrate, and the second A second thin film made of a metal different from the first thin film is laminated on the upper layer of the insulating substrate, and a sensor portion in which a thermocouple sensor is configured to measure the temperature of the fluid is formed at one end, and the other end A thermocouple sensor substrate manufacturing method for forming a connector portion for connecting to a measuring instrument on a substrate, wherein a release film is sandwiched between substrates at the other end of the first insulating substrate and the second insulating substrate. , Applying heat and pressure to the laminated thin film and the insulating substrate, pressure-bonding the first insulating substrate and the second insulating substrate other than the portion where the release film is sandwiched, and The release film sandwiched between the substrates is removed, and the third portion is removed at the removed location. Characterized by disposing the insulating substrate.

また、本発明の熱電対センサ基板の製造方法は、前記第1の薄膜に更に絶縁層を積層し、前記電気的接続が行われる位置の前記第1の薄膜を露出させることを特徴とする。   The method for manufacturing a thermocouple sensor substrate of the present invention is characterized in that an insulating layer is further laminated on the first thin film, and the first thin film at a position where the electrical connection is performed is exposed.

また、本発明の熱電対センサ基板の製造方法は、前記第3の絶縁基板を配設した位置は、前記第1の薄膜と前記第2の薄膜とを電気的接続した位置よりも厚みを有することを特徴とする。   In the method of manufacturing a thermocouple sensor substrate of the present invention, the position where the third insulating substrate is disposed has a thickness greater than the position where the first thin film and the second thin film are electrically connected. It is characterized by that.

また、本発明の熱電対センサ基板の製造方法は、前記離型フィルムには、前記第1の絶縁層と前記第2の絶縁層とを積層する際の部分的な密着度の低下を防止し、基板厚の変化、又は/及び空隙を抑えるための複数の穴又はスリットが加工されていることを特徴とする。   Further, the method of manufacturing a thermocouple sensor substrate of the present invention prevents a partial decrease in adhesion when the first insulating layer and the second insulating layer are laminated on the release film. A plurality of holes or slits for suppressing a change in substrate thickness or / and a gap are processed.

本発明によれば、基板の一端を薄くし、他端の基板厚を厚くすることができることから、接続する測定機器に対応した基板厚を形成することができるため、汎用性のある熱電対センサ基板を製造することが可能となる。また、プリント配線基板の製造ラインで製造することが可能なことから新たな設備を必要とせず、製造が容易なことから低コストで短時間での製造することができる。   According to the present invention, since one end of the substrate can be made thin and the substrate thickness at the other end can be made thick, a substrate thickness corresponding to the measuring instrument to be connected can be formed. A substrate can be manufactured. In addition, since it can be produced on the production line of the printed wiring board, no new equipment is required, and since it is easy to produce, it can be produced at a low cost in a short time.

次に、図面を参照して、本発明の実施形態に係る熱電対センサ基板および熱電対センサ基板の製造方法について説明する。
図1は、本実施形態に係る熱電対センサ基板の製造方法で製造される熱電対センサ基板の構成を示した図であり、図1(a)は、熱電対センサ基板の表面を示した図であり、図1(b)は、熱電対センサ基板の裏面を示した図である。
Next, a thermocouple sensor substrate and a method for manufacturing a thermocouple sensor substrate according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a thermocouple sensor substrate manufactured by the method of manufacturing a thermocouple sensor substrate according to the present embodiment, and FIG. 1A is a diagram showing a surface of the thermocouple sensor substrate. FIG. 1B is a view showing the back surface of the thermocouple sensor substrate.

図1に示すように、熱電対センサ基板10上には、配線パターンが形成されており、図1(a)に示す表面側には銅配線パターン100が形成され、図1(b)に示す裏面側にはニッケル配線パターン101が形成されている。これら配線パターンの一端には、液体や気体或いは固体に接触させて、それらの温度を測定するためのセンサ部102が設けられ、他端縁部には測定機器に接続するためのコネクタ部103が設けられている。   As shown in FIG. 1, a wiring pattern is formed on the thermocouple sensor substrate 10, and a copper wiring pattern 100 is formed on the surface side shown in FIG. 1 (a), as shown in FIG. 1 (b). A nickel wiring pattern 101 is formed on the back side. One end of these wiring patterns is provided with a sensor part 102 for contacting the liquid, gas or solid and measuring the temperature thereof, and the other end edge part is provided with a connector part 103 for connecting to a measuring instrument. Is provided.

センサ部102は、銅配線パターン100とニッケル配線パターン101とが結合し、接合点を形成することで熱電対を構成しており、この接合点で生じる熱起電力を利用して温度を測定する。また、コネクタ部103は、所定の厚みを有することにより測定機器との接続を可能としている。   The sensor unit 102 forms a thermocouple by bonding the copper wiring pattern 100 and the nickel wiring pattern 101 and forming a junction point, and measures the temperature using the thermoelectromotive force generated at the junction point. . Moreover, the connector part 103 enables connection with a measuring device by having a predetermined thickness.

図2は、図1(a)に示すAA断面を示した図である。
図2に示すように、熱電対センサ基板10は、複数の部材が積層することで構成されており、コネクタ部103は、センサ部102側よりも厚みのある構造となっている。
FIG. 2 is a view showing a cross section AA shown in FIG.
As shown in FIG. 2, the thermocouple sensor substrate 10 is configured by laminating a plurality of members, and the connector portion 103 has a structure that is thicker than the sensor portion 102 side.

熱電対センサ基板10は、最下層から順に絶縁層200と、ニッケル箔面パターン層201と、絶縁層202と、絶縁層203と、銅箔層204と、銅めっき層205と、絶縁層206とが積層されおり、コネクタ部103側にのみ、絶縁層202と絶縁層203との間に上下に接着層208、209を設けた補強板207が挟まれることにより、他の層よりも厚みを有する構造となっている。   The thermocouple sensor substrate 10 includes an insulating layer 200, a nickel foil surface pattern layer 201, an insulating layer 202, an insulating layer 203, a copper foil layer 204, a copper plating layer 205, and an insulating layer 206 in order from the lowest layer. The reinforcing plate 207 provided with adhesive layers 208 and 209 above and below between the insulating layer 202 and the insulating layer 203 is sandwiched between the insulating layer 202 and the insulating layer 203 only on the connector portion 103 side, so that the thickness is greater than that of the other layers. It has a structure.

また、最下層の絶縁層200と最上層の絶縁層206は、コネクタ部103の端部付近には積層されておらず、ニッケル箔面パターン層201および銅めっき層205が露出している。さらに、最下層の絶縁層200は、センサ部102下部においてニッケル箔面パターン層201を露出させるために、絶縁層200は積層されておらず、空隙104を形成している。
なお、本実施形態は、熱電対を構成する金属の組み合せを銅とニッケルとしているが、例えば、ニッケル−銅合金と銅、ニッケル−銅合金とニッケル−銅合金といった組合せでも良い。
Further, the lowermost insulating layer 200 and the uppermost insulating layer 206 are not laminated near the end of the connector portion 103, and the nickel foil surface pattern layer 201 and the copper plating layer 205 are exposed. Further, in the lowermost insulating layer 200, the insulating layer 200 is not laminated in order to expose the nickel foil surface pattern layer 201 below the sensor portion 102, and a void 104 is formed.
In this embodiment, the combination of metals constituting the thermocouple is copper and nickel, but for example, a combination of nickel-copper alloy and copper, nickel-copper alloy and nickel-copper alloy may be used.

次に、図3〜図9を参照して、熱電対センサ基板10の製造方法について説明する。図3(a)〜(d)は、異種金属貼り積層板の形成および積層工程を示した図であり、
図4は、離型フィルムの構成を示した図であり、図5は、積層治具に積層した基板及び離型フィルムの状態を示した図であり、図6(a)〜(c)は、エッチング処理工程を示した図であり、図7(a)〜(c)は、銅めっき工程および配線パターン形成工程を示した図であり、図8(a)〜(d)は、保護層の形成工程を示した図であり、図9(a)〜(c)は、補強板の配設工程を示した図である。
Next, a manufacturing method of the thermocouple sensor substrate 10 will be described with reference to FIGS. 3 (a) to 3 (d) are views showing the formation and lamination process of the dissimilar metal-clad laminate.
4 is a diagram showing the configuration of the release film, FIG. 5 is a diagram showing the state of the substrate and the release film laminated on the lamination jig, and FIGS. FIGS. 7A to 7C are diagrams illustrating a copper plating process and a wiring pattern forming process, and FIGS. 8A to 8D are protective layers. FIG. 9A to FIG. 9C are diagrams illustrating a reinforcing plate disposing process.

<異種金属貼り積層板の形成工程>
まず、ニッケル箔面層201と絶縁層202とを第1の積層治具400に積層する(図3(a))。この時、ニッケル箔面パターン層201と絶縁層202とには、積層する際の位置ずれを防止するための基準穴(図示せず)が設けられており、この基準穴へ第1の積層治具400に立設されたピン401を通してニッケル箔面パターン層201と絶縁層202とを積層させる。
<Formation process of dissimilar metal laminated laminate>
First, the nickel foil surface layer 201 and the insulating layer 202 are stacked on the first stacking jig 400 (FIG. 3A). At this time, the nickel foil surface pattern layer 201 and the insulating layer 202 are provided with a reference hole (not shown) for preventing misalignment during lamination, and the first lamination treatment is provided in the reference hole. The nickel foil surface pattern layer 201 and the insulating layer 202 are laminated through the pins 401 erected on the tool 400.

次に、絶縁層202上に離型フィルム300と、絶縁層203と、銅箔層204とを積層させる(図3(b))。離型フィルム300は、図4に示すように、熱電対センサ基板10を形成するために部材を並列に積層するための積層部位が設けられた略長方形の積層部301と、この積層部301の両端に連接した腕部302,303とから構成されている。積層部301と腕部302,303とには、離型フィルム300に各部材を積層する際の密着度を向上させ、板厚変化を抑制し空隙を減少させ、エッチング液の残渣を減らすための複数の穴(又はスリット)304を設け、腕部302,303にのみ、積層治具400へ固定するための固定穴305が設けられている。
なお、本実施形態で示す離型フィルム300は、図4に示す形状でなくてもよく、積層治具400に固定できる形状であれば、どのような形状でもよい。
Next, the release film 300, the insulating layer 203, and the copper foil layer 204 are laminated on the insulating layer 202 (FIG. 3B). As shown in FIG. 4, the release film 300 includes a substantially rectangular laminated portion 301 provided with laminated portions for laminating members in parallel to form the thermocouple sensor substrate 10, and the laminated portion 301. It is comprised from the arm parts 302 and 303 connected to both ends. The laminated portion 301 and the arm portions 302 and 303 are used to improve the adhesion when laminating each member on the release film 300, to suppress the change in the plate thickness, to reduce the gap, and to reduce the residue of the etching solution. A plurality of holes (or slits) 304 are provided, and a fixing hole 305 for fixing to the stacking jig 400 is provided only in the arm portions 302 and 303.
The release film 300 shown in the present embodiment does not have to have the shape shown in FIG. 4, and may have any shape as long as it can be fixed to the lamination jig 400.

次に、図3(a)と同様に、離型フィルム300と絶縁層203と、銅箔層204とに基準穴(図示せず)が空けられ、この基準穴にピン401を通して積層させる。離型フィルム300は、図5に示すように、積層治具400の周縁に設けられている固定ピン403に固定し、その上で、絶縁層203と、銅箔層204とを積層させる。次に、銅箔層204の上面に第2の積層治具402を積層させ(図3(c))、プレス積層法により、加熱加圧を施し、積層板を形成する(図3(d))。
これにより、ニッケル箔面パターン層201は、絶縁層202に積層され、銅箔層204は、絶縁層203に積層される。また、絶縁層202と絶縁層203は、離型フィルム300が挟まれている箇所以外で接着する。
Next, as in FIG. 3A, a reference hole (not shown) is formed in the release film 300, the insulating layer 203, and the copper foil layer 204, and the pin 401 is laminated through the reference hole. As shown in FIG. 5, the release film 300 is fixed to fixing pins 403 provided on the periphery of the stacking jig 400, and the insulating layer 203 and the copper foil layer 204 are stacked thereon. Next, a second lamination jig 402 is laminated on the upper surface of the copper foil layer 204 (FIG. 3C), and heat and pressure are applied by a press lamination method to form a laminate (FIG. 3D). ).
Thereby, the nickel foil surface pattern layer 201 is laminated on the insulating layer 202, and the copper foil layer 204 is laminated on the insulating layer 203. Further, the insulating layer 202 and the insulating layer 203 are bonded at a portion other than the portion where the release film 300 is sandwiched.

<エッチング処理工程>
まず、上記工程で形成された積層板を第1の積層治具400,第2の積層治具402から取り外し(図6(a))。次に、センサ部102を形成するために、銅箔層204の一部をエッチング処理して絶縁層203を露出させる(図6(b))。そして、銅箔層204から露出している絶縁層203と下層の絶縁層202をレーザ装置(図示せず)により除去することで、ニッケル箔面パターン層201が露出した穴210を形成する(図6(c))。
<Etching process>
First, the laminate formed in the above process is removed from the first lamination jig 400 and the second lamination jig 402 (FIG. 6A). Next, in order to form the sensor part 102, a part of the copper foil layer 204 is etched to expose the insulating layer 203 (FIG. 6B). Then, the insulating layer 203 exposed from the copper foil layer 204 and the lower insulating layer 202 are removed by a laser device (not shown) to form a hole 210 in which the nickel foil surface pattern layer 201 is exposed (FIG. 6 (c)).

<銅めっき工程>
次に、銅箔層204の上面及び穴210に銅めっきを行う。
まず、ニッケル箔面パターン層201の表面に銅メッキが付着することを防止するためのテープ(日東電工株式会社:エレップマスキング N−380)211を貼着する(図7(b))。このテープ211は、金属めっきを行う際にマスキング用として使用されるものであって、ポリ塩化ビニルフィルムを支持体とした表面保護材である。
<Copper plating process>
Next, copper plating is performed on the upper surface of the copper foil layer 204 and the hole 210.
First, a tape (Nitto Denko Corporation: ELEP Masking N-380) 211 for preventing the copper plating from adhering to the surface of the nickel foil surface pattern layer 201 is attached (FIG. 7B). This tape 211 is used for masking when performing metal plating, and is a surface protective material using a polyvinyl chloride film as a support.

次に、無電解銅めっき処理及び電気銅めっき処理を行うことで銅箔層204と穴210に銅めっきを施し、銅めっき層205を形成する。まず、無電解銅めっき処理では、上記工程を経て製造された基板をめっき溶液が入った無電解銅めっきの浴に浸漬させ、銅箔層204と穴210に銅を析出させる。次に、満足な銅めっきの厚さを得るために、電解銅めっき処理を行う。電解銅めっき処理では、めっき溶液に浸漬させた無電解銅めっき処理後の基板に電流を流すことで基板上に銅を析出させる。これにより、銅箔層204および穴に十分な厚さの銅めっき層205を積層させることができる(図7(b))。そして、銅めっき工程が終了するとテープ211を剥離する(図7(c))。   Next, copper plating is performed on the copper foil layer 204 and the hole 210 by performing an electroless copper plating process and an electrolytic copper plating process to form a copper plating layer 205. First, in the electroless copper plating treatment, the substrate manufactured through the above steps is immersed in an electroless copper plating bath containing a plating solution, and copper is deposited in the copper foil layer 204 and the hole 210. Next, in order to obtain a satisfactory copper plating thickness, an electrolytic copper plating process is performed. In the electrolytic copper plating treatment, copper is deposited on the substrate by passing an electric current through the substrate after the electroless copper plating treatment immersed in the plating solution. Thereby, the copper plating layer 205 of sufficient thickness can be laminated | stacked on the copper foil layer 204 and a hole (FIG.7 (b)). When the copper plating step is completed, the tape 211 is peeled off (FIG. 7C).

<配線パターンの形成工程>
次に、図7(c)に示す積層された基板に銅めっき層205に銅配線パターン100を形成し、ニッケル箔面層201にニッケル配線パターン101を形成する。配線パターンの形成は、公知の技術であるフォトレジストを利用して、ニッケル箔面パターン層201と銅めっき層205とに露光処理、現像処理、エッチング処理を行い、配線パターンを形成する。
<Wiring pattern formation process>
Next, the copper wiring pattern 100 is formed on the copper plating layer 205 and the nickel wiring pattern 101 is formed on the nickel foil surface layer 201 on the laminated substrate shown in FIG. The wiring pattern is formed by performing exposure processing, development processing, and etching processing on the nickel foil surface pattern layer 201 and the copper plating layer 205 using a known technique of photoresist.

<保護層の形成工程>
次に、ニッケル箔面パターン層201の下層と銅めっき層205の上層に絶縁層200,206を形成する。この絶縁層200,206は、ニッケル箔面パターン層201と銅めっき層205とを外部から電気的に絶縁することができると共に、防塵や防湿、金属面の酸化防止といった役割を果たすことができる。
まず、絶縁層206の形成について説明すると、銅めっき層205の上層全面に紫外線硬化樹脂である絶縁層膜を塗布し、紫外線露光によって絶縁層膜の有無の選択形成を行う(図8(a))。即ち、銅めっき層205のコネクタ部103となる箇所については、銅めっき層205を露出させる必要がある。そこで、紫外線露光する際に、コネクタ部103となる箇所への紫外線の露光を遮蔽する。紫外線が露光された箇所は絶縁層膜が硬化し、露光が遮蔽された箇所は硬化せず、現像処理によって可溶して除去される。これにより、コネクタ部103では、銅めっき層205が露出した絶縁層206を形成することができる(図8(b))。
<Protective layer formation process>
Next, insulating layers 200 and 206 are formed below the nickel foil surface pattern layer 201 and above the copper plating layer 205. The insulating layers 200 and 206 can electrically insulate the nickel foil surface pattern layer 201 and the copper plating layer 205 from the outside, and can also serve to prevent dust and moisture and prevent oxidation of the metal surface.
First, the formation of the insulating layer 206 will be described. An insulating layer film, which is an ultraviolet curable resin, is applied to the entire upper surface of the copper plating layer 205, and the presence or absence of the insulating layer film is selectively formed by ultraviolet exposure (FIG. 8A). ). That is, it is necessary to expose the copper plating layer 205 at a portion that becomes the connector portion 103 of the copper plating layer 205. Therefore, when ultraviolet light exposure is performed, ultraviolet light exposure to a portion that becomes the connector portion 103 is shielded. The insulating layer film is cured at the portion exposed to the ultraviolet rays, and the portion where the exposure is shielded is not cured, but is dissolved and removed by the development process. Thereby, in the connector part 103, the insulating layer 206 from which the copper plating layer 205 is exposed can be formed (FIG. 8B).

次に、ニッケル箔面パターン層201の下層に絶縁層200を形成する。まず、ニッケル箔面パターン層201の全面に上記と同様の紫外線硬化樹脂である絶縁層膜を塗布し、紫外線露光による絶縁層膜の有無の選択形成を行う(図8(c))。即ち、センサ部102の下部およびコネクタ部103においてニッケル箔面パターン層201を露出させる必要があるため、センサ部102の下部およびコネクタ部103となる箇所には紫外線露光を遮蔽させる。これにより、紫外線が露光された箇所は絶縁層膜が硬化し、紫外線が遮蔽された部分は硬化せず、現像処理によって可溶して除去される。これにより、センサ部102の下部に空隙104が形成され、コネクタ部103では、ニッケル箔面パターン層201が露出された絶縁層200を形成することができる。   Next, the insulating layer 200 is formed under the nickel foil surface pattern layer 201. First, an insulating layer film, which is the same ultraviolet curable resin as described above, is applied to the entire surface of the nickel foil surface pattern layer 201, and the presence or absence of the insulating layer film is selectively formed by ultraviolet exposure (FIG. 8C). That is, since it is necessary to expose the nickel foil surface pattern layer 201 at the lower part of the sensor part 102 and the connector part 103, ultraviolet light exposure is shielded at the lower part of the sensor part 102 and the part that becomes the connector part 103. As a result, the insulating layer film is cured at the portion exposed to the ultraviolet rays, and the portion shielded from the ultraviolet rays is not cured, but is soluble and removed by the development process. As a result, the gap 104 is formed in the lower part of the sensor unit 102, and the connector layer 103 can form the insulating layer 200 from which the nickel foil surface pattern layer 201 is exposed.

<補強板の配設>
次に、絶縁層202と絶縁層203との間に補強板207を配設する。
まず、上記工程を経て形成された基板から離型フィルム300を取り外す(図9(a))。次に、離型フィルム300を取り外した箇所に補強板207を挿入する(図9(b))。補強板207は、所定の厚みを有し、ガラス・エポキシ樹脂で形成された絶縁体である。また、補強板207を挿入する際に、接着層208,209となる接着剤により接着を施し、補強板207を絶縁層202と絶縁層203との間に配設する(図9(c))。
これにより、コネクタ部103は、センサ部102側よりも基板厚が厚くなり、測定機器へ接続が可能となる。なお、補強板207の厚さを変更することにより、コネクタ部103の基板厚を適宜変更が可能となる。
<Distribution of reinforcing plate>
Next, the reinforcing plate 207 is provided between the insulating layer 202 and the insulating layer 203.
First, the release film 300 is removed from the substrate formed through the above steps (FIG. 9A). Next, the reinforcing plate 207 is inserted into the place where the release film 300 is removed (FIG. 9B). The reinforcing plate 207 is an insulator having a predetermined thickness and formed of glass / epoxy resin. In addition, when the reinforcing plate 207 is inserted, the reinforcing plate 207 is adhered between the insulating layer 202 and the insulating layer 203 by bonding with an adhesive that becomes the adhesive layers 208 and 209 (FIG. 9C). .
As a result, the connector portion 103 is thicker than the sensor portion 102 and can be connected to a measuring instrument. Note that, by changing the thickness of the reinforcing plate 207, the board thickness of the connector portion 103 can be changed as appropriate.

以上の説明から、本実施形態によれば、センサ部側の基板厚を薄くし、コネクタ部側の基板厚を厚くすることで熱電対センサ基板を測定機器への接続を可能とする。また、一対の異種金属が両面に積層された基板の一部において、一方の金属面から他方の金属面を露出させ、そこにめっき処理を行うことにより、異種金属の接合を形成することができることから、容易に熱電対を構成することができる。
さらに、従来のプリント配線技術の製造ラインで製造することができるため、熱電対センサ基板の専用の製造ラインを必要とすることなく、低コストでの製造が実現可能となる。
From the above description, according to the present embodiment, the thermocouple sensor substrate can be connected to the measuring instrument by reducing the substrate thickness on the sensor unit side and increasing the substrate thickness on the connector unit side. In addition, in a part of a substrate in which a pair of dissimilar metals are laminated on both sides, a dissimilar metal joint can be formed by exposing the other metal surface from one metal surface and performing plating on the other metal surface. Therefore, a thermocouple can be easily configured.
Furthermore, since it can be manufactured by a conventional printed wiring technology manufacturing line, it is possible to realize low-cost manufacturing without requiring a dedicated manufacturing line for the thermocouple sensor substrate.

本発明の実施形態に係る熱電対センサ基板の構成を示した平面図である。It is the top view which showed the structure of the thermocouple sensor board | substrate which concerns on embodiment of this invention. 図1に示すAA断面を示した断面図である。It is sectional drawing which showed the AA cross section shown in FIG. 図3(a)〜(d)は、異種金属貼り積層板の形成および積層工程を示した図である。FIGS. 3A to 3D are views showing the formation and lamination process of the dissimilar metal-clad laminate. 離型フィルムの構成を示した図である。It is the figure which showed the structure of the release film. 積層治具に積層した基板及び離型フィルムの状態を示した図である。It is the figure which showed the state of the board | substrate and release film which were laminated | stacked on the lamination jig | tool. 図6(a)〜(c)は、エッチング処理工程を示した図である。6A to 6C are diagrams showing the etching process. 図7(a)〜(c)は、銅めっき工程および配線パターン形成工程を示した図である。7A to 7C are views showing a copper plating step and a wiring pattern forming step. 図8(a)〜(d)は、保護層の形成工程を示した図である。8A to 8D are diagrams showing a protective layer forming process. 図9(a)〜(c)は、補強板の配設工程を示した図である。FIGS. 9A to 9C are views showing a reinforcing plate disposing process.

符号の説明Explanation of symbols

10 熱電対センサ基板
100 銅配線パターン
101 ニッケル配線パターン
102 センサ部
103 コネクタ部
104 空隙
200 絶縁層
201 ニッケル箔面パターン層
202 絶縁層
203 絶縁層
204 銅箔層
205 銅めっき層
206 絶縁層
207 補強板
208、209 接着層
210 穴
211 テープ
300 離型フィルム
301 積層部
302、303 腕部
304 排出穴
305 固定穴
400 第1の積層治具
401 ピン
402 第2の積層治具
403 固定ピン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Thermocouple sensor board | substrate 100 Copper wiring pattern 101 Nickel wiring pattern 102 Sensor part 103 Connector part 104 Space | gap 200 Insulating layer 201 Nickel foil surface pattern layer 202 Insulating layer 203 Insulating layer 204 Copper foil layer 205 Copper plating layer 206 Insulating layer 207 Reinforcing plate 208, 209 Adhesive layer 210 Hole 211 Tape 300 Release film 301 Laminating part 302, 303 Arm part 304 Discharge hole 305 Fixing hole 400 First stacking jig 401 Pin 402 Second stacking jig 403 Fixing pin

Claims (10)

少なくとも第1の絶縁基板の下層に積層される第1の薄膜と、該第1の絶縁基板の上層に積層される第2の絶縁基板と、該第2の絶縁基板の上層に積層される該第1の薄膜と異なる金属からなる第2の薄膜と、からなり、一端に流体の温度を測定するために熱電対センサが構成されたセンサ部が形成され、他端に測定機器と接続するためのコネクタ部が形成される熱電対センサ基板であって、
前記コネクタ部の前記第1の絶縁基板と前記第2の絶縁基板の層間に第3の絶縁基板を配設してなることを特徴とする熱電対センサ基板。
A first thin film stacked at least on a lower layer of the first insulating substrate; a second insulating substrate stacked on an upper layer of the first insulating substrate; and the second thin film stacked on an upper layer of the second insulating substrate. A second thin film made of a metal different from the first thin film, and a sensor unit in which a thermocouple sensor is configured to measure the temperature of the fluid is formed at one end and connected to a measuring device at the other end A thermocouple sensor substrate on which a connector part of
A thermocouple sensor substrate, wherein a third insulating substrate is disposed between the first insulating substrate and the second insulating substrate of the connector portion.
前記第3の絶縁基板は、接着層を介して前記第1の絶縁基板と前記第2の絶縁基板との層間に配設されていることを特徴とする請求項1記載の熱電対センサ基板。   The thermocouple sensor substrate according to claim 1, wherein the third insulating substrate is disposed between the first insulating substrate and the second insulating substrate via an adhesive layer. 前記第1の薄膜側の最外層および前記第2の薄膜側の最外層にはそれぞれ絶縁層が形成されていることを特徴とする請求項1または2記載の熱電対センサ基板。   3. The thermocouple sensor substrate according to claim 1, wherein an insulating layer is formed on each of the outermost layer on the first thin film side and the outermost layer on the second thin film side. 前記第1の薄膜及び前記第2の薄膜は前記コネクタ部の端部で露出していることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の熱電対センサ基板。   4. The thermocouple sensor substrate according to claim 1, wherein the first thin film and the second thin film are exposed at an end portion of the connector portion. 5. 前記第1の薄膜はニッケルであり、第2の薄膜は銅であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の熱電対センサ基板。   The thermocouple sensor substrate according to any one of claims 1 to 4, wherein the first thin film is nickel and the second thin film is copper. 前記第1の薄膜と前記第2の薄膜に用いる金属は、銅とニッケル−銅合金との組み合せ、又はニッケル−銅合金とニッケル−銅合金との組み合せであることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の熱電対センサ基板。   The metal used for the first thin film and the second thin film is a combination of copper and a nickel-copper alloy, or a combination of a nickel-copper alloy and a nickel-copper alloy. The thermocouple sensor substrate according to any one of 5. 第1の絶縁基板の下層に第1の薄膜を積層し、該第1の絶縁基板の上層に前記第2の絶縁基板と、該第2の絶縁基板の上層に該第1の薄膜と異なる金属からなる第2の薄膜とを積層し、一端に流体の温度を測定するために熱電対センサが構成されたセンサ部を形成し、他端に測定機器と接続するためのコネクタ部を形成する熱電対センサ基板の製造方法であって、
前記第1の絶縁基板と前記第2の絶縁基板との他端の基板間に離型フィルムを挟み、
前記積層された薄膜および絶縁基板に対して加熱加圧を施し、
前記離型フィルムが挟まれた箇所以外の前記第1の絶縁基板と前記第2の絶縁基板とを圧着させ、
他端の基板間に挟まれた前記離型フィルムを取り外し、
該取り外した箇所に前記第3の絶縁基板を配設することを特徴とする熱電対センサ基板の製造方法。
A first thin film is stacked below the first insulating substrate, the second insulating substrate is formed on the first insulating substrate, and a metal different from the first thin film is formed on the second insulating substrate. A thermoelectric sensor that forms a sensor part having a thermocouple sensor for measuring the temperature of the fluid at one end and a connector part for connecting to a measuring device at the other end. A method for manufacturing a sensor substrate,
Sandwiching a release film between the substrates at the other ends of the first insulating substrate and the second insulating substrate;
Applying heat and pressure to the laminated thin film and the insulating substrate,
The first insulating substrate and the second insulating substrate other than the portion where the release film is sandwiched are pressure-bonded,
Remove the release film sandwiched between the substrates at the other end,
A method of manufacturing a thermocouple sensor substrate, comprising disposing the third insulating substrate at the removed position.
前記第1の薄膜に更に絶縁層を積層し、前記電気的接続が行われる位置の前記第1の薄膜を露出させることを特徴とする請求項7記載の熱電対センサ基板の製造方法。   8. The method of manufacturing a thermocouple sensor substrate according to claim 7, wherein an insulating layer is further laminated on the first thin film to expose the first thin film at a position where the electrical connection is performed. 前記第3の絶縁基板を配設した位置は、前記第1の薄膜と前記第2の薄膜とを電気的接続した位置よりも厚みを有することを特徴とする請求項7または8記載の熱電対センサ基板の製造方法。   9. The thermocouple according to claim 7, wherein the position where the third insulating substrate is disposed has a thickness greater than the position where the first thin film and the second thin film are electrically connected. A method for manufacturing a sensor substrate. 前記離型フィルムには、前記第1の絶縁層と前記第2の絶縁層とを積層する際の部分的な密着度の低下を防止し、基板厚の変化、又は/及び空隙を抑えるための複数の穴又はスリットが加工されていることを特徴とする請求項7から9のいずれか1項に記載の熱電対センサ基板の製造方法。   In the release film, a decrease in partial adhesion when the first insulating layer and the second insulating layer are laminated is prevented, and a change in substrate thickness or / and a void are suppressed. The method for manufacturing a thermocouple sensor substrate according to any one of claims 7 to 9, wherein a plurality of holes or slits are processed.
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