(57)【要約】【課題】熱流束の測定に対する本体部の凹部の影響を小さくできる熱流束センサを提供する。【解決手段】熱流束センサ１０は、熱流束を検出する本体部２０と、充填部材３０とを備える。本体部２０は、第１面２０１を有する。第１面２０１は、複数の凹部２０３と複数の凸部２０４とを有する凹凸形状である。充填部材３０は、複数の凹部２０３に充填されている。充填部材３０の表面が、熱流束センサ１０の最表面１０１の一部を構成している。熱流束センサ１０の最表面１０１の平坦度は、本体部２０の第１面２０１の平坦度よりも高くなっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱流束を検出する熱流束センサであって、
第１面（２０１）と、前記第１面の反対側の第２面（２０２）とを有し、前記第１面が複数の凹部（２０３）と複数の凸部（２０４）とを有する凹凸形状であり、熱流束を検出する本体部（２０）と、
前記本体部の前記第１面側に配置され、空気よりも熱伝導率が高い材料で構成され、前記第１面側の前記熱流束センサの最表面（１０１）を平坦化するための平坦化部材（３１、５０、５０Ａ、７０）とを備え、
前記平坦化部材は、前記複数の凹部の少なくとも１つの凹部に充填されており、
前記平坦化部材の表面が前記最表面の少なくとも一部を構成しており、
前記最表面の平坦度は、前記第１面の平坦度よりも高くなっている熱流束センサ。
【請求項２】
前記平坦化部材（３１）の表面と前記第１面の一部（２０４）とが前記最表面を構成している請求項１に記載の熱流束センサ。
【請求項３】
前記平坦化部材（３１）は、少なくとも樹脂で構成されている請求項１または２に記載の熱流束センサ。
【請求項４】
前記本体部は、少なくとも樹脂で構成されており、
前記平坦化部材（５０）は、前記樹脂よりも熱伝導率が高い材料で構成され、板状である板状部材を有し、
前記板状部材は、一面（５１）とその反対側の他面（５２）とを有し、前記一面が前記第１面の方を向いて前記本体部の前記第１面側に積層され、
前記板状部材の一部（５３）が前記凹部に充填され、
前記他面が前記最表面を構成している請求項１に記載の熱流束センサ。
【請求項５】
前記平坦化部材は、さらに、前記凹部の内部において、前記板状部材の前記一部と前記本体部との間の隙間に充填され、空気よりも熱伝導率が高い材料で構成された充填部材（６０）を有する請求項４に記載の熱流束センサ。
【請求項６】
前記本体部は、少なくとも樹脂で構成されており、
前記平坦化部材は、前記樹脂よりも熱伝導率が高い材料で構成され、板状である板状部材（５０Ａ）と、前記板状部材と異なる材料で構成された充填部材（７０）とを有し、
前記板状部材は、一面（５１）とその反対側の他面（５２）とを有し、前記一面が前記第１面の方を向いて前記本体部の前記第１面側に積層され、前記他面が前記最表面を構成しており、
前記充填部材は、前記凹部に充填されている請求項１に記載の熱流束センサ。
【請求項７】
前記板状部材は、少なくとも金属で構成されている請求項４ないし６のいずれか１つに記載の熱流束センサ。
【請求項８】
第１面（２０１）と、前記第１面の反対側の第２面（２０２）とを有し、前記第１面が複数の凹部（２０３）と複数の凸部（２０４）とを有する凹凸形状であり、熱流束を検出する本体部（２０）を備える熱流束センサの製造方法であって、
前記本体部と、空気よりも熱伝導率が高い充填材料（３３）とを用意すること（Ｓ１）と、
前記本体部の前記第１面側に前記充填材料を配置した状態で、押し当て部材（４１）を前記充填材料に押し当てること（Ｓ３）とを備え、
前記押し当てることにおいては、前記押し当て部材として、前記第１面と比較して平坦度が高い平坦面（４１ａ）を有するものを用いて、前記平坦面を前記充填材料に押し当てることにより、前記複数の凹部の少なくとも１つの凹部に充填され、前記充填材料で構成された充填部材（３１）を形成するとともに、少なくとも前記充填部材の表面によって構成される前記熱流束センサの最表面（１０１）の平坦度を前記第１面の平坦度よりも高くする熱流束センサの製造方法。
【請求項９】
前記用意することにおいては、少なくとも樹脂で構成されたシート状の前記充填材料を用意し、
前記押し当てることにおいては、前記充填材料を加熱して流動させることにより、前記充填材料を前記凹部に充填させる請求項８に記載の熱流束センサの製造方法。
【請求項１０】
第１面（２０１）と、前記第１面の反対側の第２面（２０２）とを有し、前記第１面が複数の凹部（２０３）と複数の凸部（２０４）とを有する凹凸形状であり、熱流束を検出する本体部（２０）を備える熱流束センサの製造方法であって、
少なくとも樹脂で構成された前記本体部と、板状であって、一面（５１）とその反対側の他面（５２）とを有し、前記本体部を構成する樹脂よりも熱伝導率が高い材料で構成された板状部材（５０）とを用意すること（Ｓ１１）と、
前記一面を前記第１面の方に向けて、前記本体部の前記第１面側に前記板状部材を積層して積層体を形成すること（Ｓ１２）と、
前記積層体の積層方向に前記積層体を加圧すること（Ｓ１３）とを備え、
前記用意することにおいては、前記板状部材として、前記一面が複数の凹部（５５）と複数の凸部（５６）とを有する凹凸形状であり、前記一面における前記複数の凹部および前記複数の凸部の密度が前記第１面における前記密度と比較して高く、前記他面の平坦度が前記第１面の平坦度と比較して高いものを用意し、
前記加圧することにおいては、前記第１面の凹凸形状に追従するように前記一面の前記複数の凸部を変形させることにより、前記板状部材の一部（５３）を前記第１面の前記複数の凹部の少なくとも１つの凹部に充填させる熱流束センサの製造方法。
【請求項１１】
前記用意することにおいては、さらに、少なくとも樹脂で構成されたシート状の前記充填材料（６１）を用意し、
前記積層体を形成することにおいては、前記本体部と前記板状部材との間に前記充填材料を配置した状態の前記積層体を形成し、
前記加圧することにおいては、前記充填材料を加熱して流動させることにより、前記凹部の内部において、前記板状部材の前記一部と前記本体部との間の隙間に充填され、前記充填材料で構成された充填部材（６０）を形成する請求項１０に記載の熱流束センサの製造方法。
【請求項１２】
第１面（２０１）と、前記第１面の反対側の第２面（２０２）とを有し、前記第１面が複数の凹部（２０３）と複数の凸部（２０４）とを有する凹凸形状であり、熱流束を検出する本体部（２０）を備える熱流束センサの製造方法であって、
少なくとも樹脂で構成された前記本体部と、板状であって、一面（５１）とその反対側の他面（５２）とを有し、前記本体部を構成する樹脂よりも熱伝導率が高い材料で構成された板状部材（５０Ａ）と、前記空気よりも熱伝導率が高く、前記板状部材と異なる充填材料（７１）とを用意すること（Ｓ１１）と、
前記一面を前記第１面の方に向けて、前記本体部の前記第１面側に前記板状部材を積層して積層体を形成すること（Ｓ１２）と、
前記積層体の積層方向に前記積層体を加熱しながら加圧すること（Ｓ１３）とを備え、
前記用意することにおいては、前記他面の平坦度が前記第１面の平坦度と比較して高い前記板状部材を用意し、
前記積層体を形成することにおいては、前記本体部と前記板状部材の間に前記充填材料を配置した状態の前記積層体を形成し、
前記加圧することにおいては、前記複数の凹部の少なくとも１つの凹部に充填され、前記充填材料で構成された充填部材（７０）を形成する熱流束センサの製造方法。
【請求項１３】
熱流束センサの製造方法であって、
シート状の絶縁基材（２１）と、シート状の第１保護部材（２２）と、シート状の第２保護部材（２３）と、シート状の充填材料（３３）とを用意すること（Ｓ２１）と、
前記絶縁基材と、前記第１保護部材と、前記第２保護部材と、前記充填材料とが積層された積層体（２３０、２４０）を形成すること（Ｓ２２）と、
前記積層体を加熱しながら加圧することにより、前記絶縁基材と、前記第１保護部材と、前記第２保護部材とを一体化させること（Ｓ２３）とを備え、
前記用意することにおいては、
前記絶縁基材として、第１面（２１ａ）とその反対側の第２面（２１ｂ）とを有し、前記絶縁基材の内部に、複数の第１熱電部材（２６）のそれぞれと、複数の第２熱電部材（２７）のそれぞれとが、交互に配置されたものを用意し、
前記充填材料として、空気よりも熱伝導率が高いものを用意し、
前記積層体を形成することにおいては、
前記絶縁基材の前記第１面側に、前記第１保護部材が配置され、
前記絶縁基材と前記第１保護部材との間に、複数の第１導体パターン（２８）が配置され、
前記複数の第１導体パターンのそれぞれが、前記複数の第１熱電部材と前記複数の第２熱電部材とのうち隣り合う第１熱電部材と第２熱電部材とに接触し、
前記第１保護部材の前記絶縁基材側とは反対側に、前記充填材料が配置され、
前記絶縁基材の前記第２面側に、前記第２保護部材が配置され、
前記絶縁基材と前記第２保護部材との間に、複数の第２導体パターン（２９）が配置され、
前記複数の第２導体パターンのそれぞれが、前記複数の第１熱電部材と前記複数の第２熱電部材とのうち隣り合う第１熱電部材と第２熱電部材とに接触した状態とし、
前記加圧することにおいては、
平坦面（８１ａ）を有する押し当て部材（８１）を用いて、前記平坦面を前記充填材料に押し当てることにより、前記充填材料を流動させ、かつ、前記第１保護部材を変形させて、前記第１保護部材のうち前記絶縁基材側とは反対側の表面（２２ｂ）を、複数の凹部（２０３）と複数の凸部（２０４）とを有する凹凸形状とするとともに、前記充填材料を流動させて、前記複数の凹部のうち少なくとも１つの凹部に充填された充填部材（３１）を形成し、少なくとも前記充填部材の表面によって構成される前記熱流束センサの最表面（１０１）の平坦度を、前記第１保護部材のうち前記絶縁基材側とは反対側の表面の平坦度よりも高くする熱流束センサの製造方法。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱流束センサおよびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、熱流束センサとして利用可能な熱電変換装置が開示されている。この熱電変換装置は、絶縁基材と、表面保護部材と、裏面保護部材とを備えている。絶縁基材、表面保護部材および裏面保護部材は、熱可塑性樹脂で構成されている。絶縁基材には、その厚さ方向に貫通する複数の第１、第２ビアホールが形成されている。第１、第２ビアホールに互いに異なる熱電材料で構成された第１、第２熱電部材が埋め込まれている。複数の第１、第２熱電部材は、表面保護部材に形成された表面導体パターンと、裏面保護部材に形成された裏面導体パターンとによって、交互に直列に接続されている。
【０００３】
この熱電変換装置は、次のようにして製造される。第１、第２熱電部材が形成された絶縁基材と、表面導体パターンが形成された表面保護部材と、裏面導体パターンが形成された裏面保護部材との積層体を形成する。この積層体を加熱しながら加圧する。これにより、絶縁基材と、表面保護部材と、裏面保護部材とが一体化される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−７３７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した熱電変換装置では、表面導体パターンおよび裏面導体パターンは、絶縁基材の表面および裏面に部分的に存在する。このため、上記した熱電変換装置で構成される熱流束センサを製造したとき、その最表面が複数の凹部と複数の凸部を有する凹凸形状となる場合がある。
【０００６】
この場合、熱流束センサの最表面を被測定物に接触させて熱流束を測定するときに、凹部によって、熱流束センサと被測定物との間に空気層が生じてしまう。空気の熱伝導率は低い。このため、被測定物からの熱が熱流束センサを通過する際に、空気層を避けて熱が通過する。すなわち、熱流束センサを通過する熱の流れ方が、被測定物の内部における熱の流れ方と異なる。このように、凹部の影響によって、被測定物からの熱流束を正確に測定できない。宇宙空間などの真空中では、凹部の内部に空気も存在しない。このため、凹部の内部の熱伝導率が０となる。したがって、熱流束の測定に対する凹部の影響が特に大きくなる。
【０００７】
なお、この課題は、熱流束センサが上記した熱電変換装置の構造を有する場合に限られない。熱流束センサが他の構造を有する場合であって、熱流束センサの最表面が凹凸形状である場合においても、この課題が生じる。
【０００８】
本発明は上記点に鑑みて、熱流束の測定に対する凹部の影響を小さくできる熱流束センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、
熱流束を検出する熱流束センサであって、
第１面（２０１）と、第１面の反対側の第２面（２０２）とを有し、第１面が複数の凹部（２０３）と複数の凸部（２０４）とを有する凹凸形状であり、熱流束を検出する本体部（２０）と、
本体部の第１面側に配置され、空気よりも熱伝導率が高い材料で構成され、第１面側の熱流束センサの最表面（１０１）を平坦化するための平坦化部材（３１、５０、５０Ａ、７０）とを備え、
平坦化部材は、複数の凹部の少なくとも１つの凹部に充填されており、
平坦化部材の表面が最表面の少なくとも一部を構成しており、
最表面の平坦度は、第１面の平坦度よりも高くなっている。
【００１０】
これによれば、平坦化部材が凹部に充填されている。さらに、平坦化部材によって熱流束センサの最表面が第１面よりも平坦となっている。このため、熱流束センサの最表面を被測定物に接触させて熱流束を測定するときに、平坦化部材を有していない場合と比較して、熱流束センサと被測定物との間に生じる空気層を小さくすることができる。または、熱流束センサと被測定物との間に空気層を生じさせないようにすることができる。よって、熱流束の測定に対する凹部の影響を小さくすることができる。
【００１１】
また、請求項８に記載の発明は、
第１面（２０１）と、第１面の反対側の第２面（２０２）とを有し、第１面が複数の凹部（２０３）と複数の凸部（２０４）とを有する凹凸形状であり、熱流束を検出する本体部（２０）を備える熱流束センサの製造方法であって、
本体部と、空気よりも熱伝導率が高い充填材料（３３）とを用意すること（Ｓ１）と、
本体部の第１面側に充填材料を配置した状態で、押し当て部材（４１）を材料に押し当てること（Ｓ３）とを備え、
押し当てることにおいては、押し当て部材として、第１面と比較して平坦度が高い平坦面（４１ａ）を有するものを用いて、平坦面を充填材料に押し当てることにより、複数の凹部の少なくとも１つの凹部に充填され、充填材料で構成された充填部材（３１）を形成するとともに、少なくとも充填部材の表面によって構成される熱流束センサの最表面（１０１）の平坦度を第１面の平坦度よりも高くする。
【００１２】
これによれば、本体部の凹部に充填された平坦化部材を備え、平坦化部材によって熱流束センサの最表面が第１面よりも平坦とされた熱流束センサを製造することができる。
【００１３】
また、請求項１０に記載の発明は、
第１面（２０１）と、第１面の反対側の第２面（２０２）とを有し、第１面が複数の凹部（２０３）と複数の凸部（２０４）とを有する凹凸形状であり、熱流束を検出する本体部（２０）を備える熱流束センサの製造方法であって、
少なくとも樹脂で構成された本体部と、板状であって、一面（５１）とその反対側の他面（５２）とを有し、本体部を構成する樹脂よりも熱伝導率が高い材料で構成された板状部材（５０）とを用意すること（Ｓ１１）と、
一面を第１面の方に向けて、本体部の第１面側に板状部材を積層して積層体を形成すること（Ｓ１２）と、
積層体の積層方向に積層体を加圧すること（Ｓ１３）とを備え、
用意することにおいては、板状部材として、一面が複数の凹部（５５）と複数の凸部（５６）とを有する凹凸形状であり、一面における複数の凹部および複数の凸部の密度が第１面における密度と比較して高く、他面の平坦度が第１面の平坦度と比較して高いものを用意し、
加圧することにおいては、第１面の凹凸形状に追従するように一面の複数の凸部を変形させることにより、板状部材の一部（５３）を第１面の複数の凹部の少なくとも１つの凹部に充填させる。
【００１４】
これによれば、本体部の凹部に充填された平坦化部材を備え、平坦化部材によって熱流束センサの最表面が第１面よりも平坦とされた熱流束センサを製造することができる。この熱流束センサは、以下の構成を有する。平坦化部材（５０）は、板状である板状部材を有する。板状部材は、一面（５１）とその反対側の他面（５２）とを有し、一面が第１面の方を向いて本体部の第１面側に積層されている。板状部材の一部（５３）が凹部に充填されている。板状部材の他面が最表面を構成している。
【００１５】
また、請求項１２に記載の発明は、
第１面（２０１）と、第１面の反対側の第２面（２０２）とを有し、第１面が複数の凹部（２０３）と複数の凸部（２０４）とを有する凹凸形状であり、熱流束を検出する本体部（２０）を備える熱流束センサの製造方法であって、
少なくとも樹脂で構成された本体部と、板状であって、一面（５１）とその反対側の他面（５２）とを有し、本体部を構成する樹脂よりも熱伝導率が高い材料で構成された板状部材（５０Ａ）と、空気よりも熱伝導率が高く、板状部材と異なる充填材料（７１）とを用意すること（Ｓ１１）と、
一面を第１面の方に向けて、本体部の第１面側に板状部材を積層して積層体を形成すること（Ｓ１２）と、
積層体の積層方向に積層体を加熱しながら加圧すること（Ｓ１３）とを備え、
用意することにおいては、他面の平坦度が第１面の平坦度と比較して高い板状部材を用意し、
積層体を形成することにおいては、本体部と板状部材の間に充填材料を配置した状態の積層体を形成し、
加圧することにおいては、複数の凹部の少なくとも１つの凹部に充填され、充填材料で構成された充填部材（７０）を形成する。
【００１６】
これによれば、本体部の凹部に充填された平坦化部材を備え、平坦化部材によって熱流束センサの最表面が第１面よりも平坦とされた熱流束センサを製造することができる。この熱流束センサは、以下の構成を有する。平坦化部材は、板状である板状部材（５０Ａ）と、板状部材と異なる材料で構成された充填部材（７０）とを有する。板状部材は、一面（５１）とその反対側の他面（５２）とを有し、一面が第１面の方を向いて本体部の第１面側に積層され、他面が最表面を構成している。充填部材は、凹部に充填されている。
【００１７】
また、請求項１３に記載の発明は、
熱流束センサの製造方法であって、
シート状の絶縁基材（２１）と、シート状の第１保護部材（２２）と、シート状の第２保護部材（２３）と、シート状の充填材料（３３）とを用意すること（Ｓ２１）と、
絶縁基材と、第１保護部材と、第２保護部材と、充填材料とが積層された積層体（２３０、２４０）を形成すること（Ｓ２２）と、
積層体を加熱しながら加圧することにより、絶縁基材と、第１保護部材と、第２保護部材とを一体化させること（Ｓ２３）とを備え、
用意することにおいては、
絶縁基材として、第１面（２１ａ）とその反対側の第２面（２１ｂ）とを有し、絶縁基材の内部に、複数の第１熱電部材（２６）のそれぞれと、複数の第２熱電部材（２７）のそれぞれとが、交互に配置されたものを用意し、
充填材料として、空気よりも熱伝導率が高いものを用意し、
積層体を形成することにおいては、
絶縁基材の第１面側に、第１保護部材が配置され、
絶縁基材と第１保護部材との間に、複数の第１導体パターン（２８）が配置され、
複数の第１導体パターンのそれぞれが、複数の第１熱電部材と複数の第２熱電部材とのうち隣り合う第１熱電部材と第２熱電部材とに接触し、
第１保護部材の絶縁基材側とは反対側に、充填材料が配置され、
絶縁基材の第２面側に、第２保護部材が配置され、
絶縁基材と第２保護部材との間に、複数の第２導体パターン（２９）が配置され、
複数の第２導体パターンのそれぞれが、複数の第１熱電部材と複数の第２熱電部材とのうち隣り合う第１熱電部材と第２熱電部材とに接触した状態とし、
加圧することにおいては、
平坦面（８１ａ）を有する押し当て部材（８１）を用いて、平坦面を充填材料に押し当てることにより、充填材料を流動させ、かつ、第１保護部材を変形させて、第１保護部材のうち絶縁基材側とは反対側の表面（２２ｂ）を、複数の凹部（２０３）と複数の凸部（２０４）とを有する凹凸形状とするとともに、充填材料を流動させて、複数の凹部のうち少なくとも１つの凹部に充填された充填部材（３１）を形成し、少なくとも充填部材の表面によって構成される熱流束センサの最表面（１０１）の平坦度を、第１保護部材のうち絶縁基材側とは反対側の表面の平坦度よりも高くする。
【００１８】
これによれば、熱流束センサの最表面が平坦である熱流束センサを製造することができる。
【００１９】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１実施形態における熱流束センサの断面図である。
【図２】第１実施形態における熱流束センサの製造工程を示すフローチャートである。
【図３】図２中の熱圧着工程における各部材の配置を説明するための断面図である。
【図４Ａ】第１実施形態における本体部の製造工程を示す断面図である。
【図４Ｂ】図４Ａに続く本体部の製造工程を示す断面図であって、加圧時の各部材の配置を示す図である。
【図４Ｃ】図４Ｂに続く本体部の製造工程を示す断面図であって、加圧中の状態を示す図である。
【図４Ｄ】図４Ｃに示す本体部の製造工程後の本体部の断面図である。
【図５】被測定物に設置された状態における比較例１の熱流束センサの断面図であって、被測定物からの熱流を模式的に示す図である。
【図６】被測定物に設置された状態における第１実施形態の熱流束センサの断面図であって、被測定物からの熱流を模式的に示す図である。
【図７】被測定物に設置された状態における第１実施形態の熱流束センサの断面図であって、被測定物からの熱流を模式的に示す図である。
【図８】第２実施形態における熱流束センサの断面図である。
【図９】第２実施形態の熱圧着工程における各部材の配置を示す断面図である。
【図１０】第３実施形態における熱流束センサの断面図である。
【図１１】第３実施形態における熱流束センサの製造工程を示すフローチャートである。
【図１２】図１１中の圧着工程における各部材の配置を示す断面図である。
【図１３】図１１中の圧着工程における熱流束センサの断面図である。
【図１４】被測定物に設置された状態における第３実施形態の熱流束センサの断面図であって、被測定物からの熱流を模式的に示す図である。
【図１５Ａ】第４実施形態における熱流束センサの断面図である。
【図１５Ｂ】図１５Ａ中の領域ＸＶＢの拡大図である。
【図１６】第４実施形態の圧着工程における各部材の配置を示す断面図である。
【図１７】第５実施形態における熱流束センサの断面図である。
【図１８】第５実施形態の圧着工程における各部材の配置を示す断面図である。
【図１９】被測定物に設置された状態における第５実施形態の熱流束センサの断面図であって、被測定物からの熱流を模式的に示す図である。
【図２０】第６実施形態における熱流束センサの断面図である。
【図２１】第６実施形態の圧着工程における各部材の配置を示す断面図である。
【図２２】被測定物に設置された状態における第６実施形態の熱流束センサの断面図であって、被測定物からの熱流を模式的に示す図である。
【図２３】被測定物に設置された状態における第６実施形態の熱流束センサの断面図であって、被測定物からの熱流を模式的に示す図である。
【図２４Ａ】第７実施形態における熱流束センサの断面図である。
【図２４Ｂ】図２４Ａ中の領域ＸＸＩＶＢの拡大図である。
【図２５】第７実施形態の圧着工程における各部材の配置を示す断面図である。
【図２６】第８実施形態における熱流束センサの断面図である。
【図２７】第８実施形態の圧着工程における各部材の配置を示す断面図である。
【図２８】被測定物に設置された状態における第８実施形態の熱流束センサの断面図であって、被測定物からの熱流を模式的に示す図である。
【図２９】被測定物に設置された状態における第８実施形態の熱流束センサの断面図であって、被測定物からの熱流を模式的に示す図である。
【図３０】第９実施形態における熱流束センサの断面図である。
【図３１Ａ】第９実施形態における本体部の製造工程を示す断面図である。
【図３１Ｂ】図３１Ａに続く本体部の製造工程を示す断面図である。
【図３２】第９実施形態の熱圧着工程における各部材の配置を示す断面図である。
【図３３】被測定物に設置された状態における比較例２の熱流束センサの断面図であって、被測定物からの熱流を模式的に示す図である。
【図３４】被測定物に設置された状態における第９実施形態の熱流束センサの断面図であって、被測定物からの熱流を模式的に示す図である。
【図３５】第１０実施形態における熱流束センサの断面図である。
【図３６Ａ】第１０実施形態における本体部の製造工程を示す断面図である。
【図３６Ｂ】図３６Ａに続く本体部の製造工程を示す断面図であって、加圧時の各部材の配置を示す図である。
【図３６Ｃ】図３６Ｂに続く本体部の製造工程を示す断面図であって、加圧中の状態を示す図である。
【図３６Ｄ】図３６Ｃに示す本体部の製造工程後の本体部の断面図である。
【図３７】第１０実施形態の熱流束センサの製造工程を示す断面図であって、熱圧着工程における各部材の配置を示す図である。
【図３８】被測定物に設置された状態における比較例３の熱流束センサの断面図であって、被測定物からの熱流を模式的に示す図である。
【図３９】被測定物に設置された状態における第１０実施形態の熱流束センサの断面図であって、被測定物からの熱流を模式的に示す図である。
【図４０】第１１実施形態における熱流束センサの製造工程を示すフローチャートである。
【図４１】第１１実施形態における熱流束センサの製造工程を示す断面図である。
【図４２】図４１に続く熱流束センサの製造工程を示す断面図であって、加圧時の各部材の配置を示す図である。
【図４３】図４２に続く熱流束センサの製造工程を示す断面図であって、加圧中の状態を示す図である。
【図４４】図４３に示す製造工程後の熱流束センサの断面図である。
【図４５】第１２実施形態における熱流束センサの製造工程を示す断面図である。
【図４６】図４５に続く熱流束センサの製造工程を示す断面図であって、加圧時の各部材の配置を示す図である。
【図４７】図４６に続く熱流束センサの製造工程を示す断面図であって、加圧中の状態を示す図である。
【図４８】図４７に示す製造工程後の熱流束センサの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。
【００２２】
（第１実施形態）
図１に示すように、本実施形態の熱流束センサ１０は、熱流束を検出する本体部２０と、充填部材３０とを備える。本実施形態では、充填部材３０のうち後述する第１充填部材３１が、熱流束センサ１０の最表面１０１を平坦化するための平坦化部材を構成している。
【００２３】
本体部２０は、板形状である。本体部２０は、第１面２０１と、第１面２０１の反対側の第２面２０２とを有する。第１面２０１は、複数の凹部２０３と複数の凸部２０４とを有する凹凸形状である。第２面２０２も、複数の凹部２０５と複数の凸部２０６とを有する凹凸形状である。
【００２４】
本体部２０は、絶縁基材２１と、第１保護部材２２と、第２保護部材２３とを備える。
【００２５】
絶縁基材２１、第１保護部材２２および第２保護部材２３は、フィルム状であって、熱可塑性樹脂で構成されている。このため、本体部２０は、可撓性を有する。絶縁基材２１、第１保護部材２２および第２保護部材２３は、熱可塑性樹脂以外の可撓性を有する樹脂材料で構成されていてもよい。
【００２６】
絶縁基材２１は、一面２１ａとその反対側の他面２１ｂとを有する。絶縁基材２１は、その厚さ方向に貫通する複数の第１、第２ビアホール２４、２５が形成されている。第１、第２ビアホール２４、２５に互いに異なる熱電材料で構成された第１、第２熱電部材２６、２７が埋め込まれている。本実施形態では、第１熱電部材２６はＰ型半導体材料で構成されている。第２熱電部材２７はＮ型半導体材料で構成されている。
【００２７】
絶縁基材２１の一面２１ａに、複数の第１導体パターン２８が形成されている。第１導体パターン２８は、隣り合う第１熱電部材２６と第２熱電部材２７とを接続している。第１導体パターン２８は、第１熱電部材２６と第２熱電部材２７の一方の接続部を構成している。絶縁基材２１の他面２１ｂに、複数の第２導体パターン２９が形成されている。第２導体パターン２９は、隣り合う第１熱電部材２６と第２熱電部材２７とを接続している。第２導体パターン２９は、第１熱電部材２６と第２熱電部材２７の他方の接続部を構成している。第１導体パターン２８と第２導体パターン２９とによって、第１熱電部材２６と第２熱電部材２７とが交互に直列に接続されている。
【００２８】
第１保護部材２２は、絶縁基材２１の一面２１ａ側に積層されている。第１保護部材２２は、第１導体パターン２８を覆っている。第１保護部材２２の絶縁基材２１側とは反対側の表面が本体部２０の第１面２０１を構成している。
【００２９】
第２保護部材２３は、絶縁基材２１の他面２１ｂ側に積層されている。第２保護部材２３は、第２導体パターン２９を覆っている。第２保護部材２３の絶縁基材２１側とは反対側の表面が本体部２０の第２面２０２を構成している。
【００３０】
本体部２０の第１面２０１から第２面２０２に向かう方向にて、熱流束が本体部２０を通過する。このとき、本体部２０の一面２１ａ側と他面２１ｂ側に温度差が生じる。すなわち、第１、第２熱電部材２６、２７の一方の接続部と他方の接続部に温度差が生じる。これにより、ゼーベック効果によって第１、第２熱電部材２６、２７に熱起電力が発生する。本体部２０は、この熱起電力、具体的には、電圧をセンサ信号として出力する。
【００３１】
充填部材３０は、第１面２０１側の第１充填部材３１と、第２面２０２側の第２充填部材３２とを有する。第１充填部材３１は、第１面２０１の複数の凹部２０３の全部に充填されている。第２充填部材３２は、第２面２０２の複数の凹部２０５の全部に充填されている。充填部材３０は、熱可塑性樹脂で構成されている。熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリエーテルイミド、ポリイミド等が挙げられる。ポリエチレンの熱伝導率は、０．４１Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。ポリエーテルイミドの熱伝導率は、０．２２Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。ポリイミドの熱伝導率は、０．２８−０．３４Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。空気の熱伝導率は、０．０２４１Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。このように、熱可塑性樹脂は、空気よりも熱伝導率が高い。
【００３２】
また、熱可塑性樹脂としては、本体部２０を構成する樹脂の耐熱温度よりも軟化点が低いものが用いられる。具体的には、絶縁基材２１、第１保護部材２２および第２保護部材２３は、熱可塑性のポリイミドで構成される。このとき、充填部材３０は、ポリエーテルイミドで構成される。熱可塑性のポリイミドの耐熱温度は、３００℃よりも高い。耐熱温度は、樹脂成形体が変形変質しない温度である。ポリエーテルイミドの軟化点は、熱可塑性のポリイミドの耐熱温度よりも低い２１０℃付近である。
【００３３】
本実施形態では、第１充填部材３１の表面と第１面２０１の一部２０４とが、第１面２０１側の熱流束センサ１０の最表面１０１を構成している。この最表面１０１の平坦度は、本体部２０の第１面２０１の平坦度よりも高くなっている。ここでいう平坦度とは、平面度、平滑度と同義である。面の平坦度が高いとは、面に基準平面を当てたときに、面と基準平面との間に形成される隙間が小さいことを意味する。
【００３４】
同様に、第２充填部材３２の表面と第２面２０２の一部２０６とが、第２面２０２側の熱流束センサ１０の最表面１０２を構成している。この最表面１０２の平坦度は、本体部２０の第２面２０２の平坦度よりも高くなっている。
【００３５】
次に、本実施形態の熱流束センサ１０の製造方法について説明する。
【００３６】
図２に示すように、用意工程Ｓ１と、積層工程Ｓ２と、熱圧着工程Ｓ３とがこの記載順に行われる。
【００３７】
用意工程Ｓ１では、図３に示すように、本体部２０と、第１シート３３と、第２シート３４とを用意する。
【００３８】
用意される本体部２０は、第１面２０１および第２面２０２が複数の凹部２０３、２０５と複数の凸部２０４、２０６とを有する凹凸形状である。ここで、本体部２０は、次のようにして製造される。
【００３９】
図４Ａに示すように、絶縁基材２１と、第１保護部材２２と、第２保護部材２３とを用意する。絶縁基材２１、第１保護部材２２および第２保護部材２３は、熱可塑性のポリイミドで構成されている。絶縁基材２１は、第１、第２ビアホール２４、２５に第１、第２熱電部材２６、２７が埋め込まれている。第１保護部材２２は、絶縁基材２１側の表面２２ａに第１導体パターン２８が形成されている。第２保護部材２３は、絶縁基材２１側の表面２３ａに第２導体パターン２９が形成されている。
【００４０】
続いて、図４Ｂに示すように、積層体２１０を形成する。すなわち、絶縁基材２１の一面２１ａ側に第１保護部材２２を積層する。このとき、第１導体パターン２８を第１、第２熱電部材２６、２７に接触させる。絶縁基材２１の他面２１ｂ側に第２保護部材２３を積層する。このとき、第２導体パターン２９を第１、第２熱電部材２６、２７に接触させる。
【００４１】
続いて、図４Ｃに示すように、積層体２１０の積層方向に積層体２１０を加熱しながら加圧する。これにより、絶縁基材２１と、第１保護部材２２と、第２保護部材２３とが一体化する。
【００４２】
具体的には、図４Ｂ、４Ｃに示すように、この加圧は、一対のプレス板８１、８２に積層体２１０を挟むことで行われる。このとき、積層体２１０と一対のプレス板８１、８２のそれぞれとの間に離型フィルム８３、８４が配置された状態とされる。さらに、積層体２１０の両面側において、積層体２１０と離型フィルム８３、８４のとの間に緩衝材８５、８６が配置された状態とされる。
【００４３】
緩衝材８５、８６は、第１保護部材２２および第２保護部材２３への加圧を補助する加圧補助部材である。すなわち、緩衝材８５、８６は、プレス板８１、８２からの圧力を分散させて第１保護部材２２および第２保護部材２３を加圧するための部材である。緩衝材８５、８６は、第１保護部材２２および第２保護部材２３の軟化温度で変質しない高耐熱性を有する。
【００４４】
また、緩衝材８５、８６は、加圧時に変形する部材である。すなわち、緩衝材８５、８６は、１−１０ＭＰａの圧力に対して緩衝効果を有する部材である。緩衝材８５、８６としては、金属繊維を用いた布である日本精線社製の商品名「ナスロン」、三菱製紙社製の商品名「ＲＡＢ」、日本ゴア社製の商品名「ハイパーシート」などが挙げられる。
【００４５】
図４Ｃに示すように、緩衝材８５、８６を用いた加圧によって、第１、第２保護部材２２、２３が、第１、第２導体パターン２８、２９と絶縁基材２１による凹凸形状に追従して変形する。これにより、本体部２０の第１面２０１と第２面２０２の両面が凹凸形状となる。
【００４６】
その後、離型フィルム８３、８４等を剥離する。このようにして、図４Ｄに示す形状の本体部２０が製造される。
【００４７】
図３に戻り、第１シート３３および第２シート３４は、熱圧着工程Ｓ３後に第１、第２充填部材３１、３２となるシート状の充填材料である。充填材料は、空気よりも熱伝導率が高い材料である。この充填材料としては、熱可塑性樹脂、具体的には、ポリエーテルイミドが用いられる。
【００４８】
積層工程Ｓ２では、図３に示すように、本体部２０の第１面２０１側に第１シート３３を積層する。本体部２０の第２面２０２側に第２シート３４を積層する。これにより、本体部２０と２枚のシート３３、３４の積層体２２０を形成する。
【００４９】
熱圧着工程Ｓ３では、図３に示すように、一対のプレス板４１、４２で積層体２２０を挟む。このとき、一対のプレス板４１、４２として、平坦面４１ａ、４２ａを有するものを用いる。平坦面４１ａは、第１面２０１と比較して平坦度が高い。平坦面４２ａは、第２面２０２と比較して平坦度が高い。積層体２２０とプレス板４１、４２との間に離型フィルム４３、４４を介在させる。この状態で、積層体２２０の積層方向に積層体２２０を加熱しながら加圧する。加熱温度は、本体部２０を構成する樹脂の耐熱温度よりも低く、第２シート３３、３４が軟化する温度である。
【００５０】
これにより、第１、第２シート３３、３４を軟化させて流動させる。第１、第２シート３３、３４が流動することによって、図１に示すように、第１面２０１の凹部２０３に充填された第１充填部材３１と、第２面２０２の凹部２０５に充填された第２充填部材３２とが形成される。このとき、第１充填部材３１は、第１面２０１のうち、凸部２０４の表面を除く凹部２０３の内部に形成される。第２充填部材３２は、第２面２０２のうち、凸部２０６の表面を除く凹部２０５の内部に形成される。
【００５１】
また、熱圧着工程Ｓ３では、プレス板４１の平坦面４１ａを第１シート３３に押し当てる。プレス板４２の平坦面４２ａを第２シート３４に押し当てる。本実施形態では、プレス板４１、４２が押し当て部材に相当する。これにより、熱流束センサ１０の最表面１０１、１０２が平坦化される。すなわち、第１面２０１側の熱流束センサ１０の最表面１０１の平坦度が、第１面２０１の平坦度よりも高くなる。第２面２０２側の熱流束センサ１０の最表面１０２の平坦度が、第２面２０２の平坦度よりも高くなる。
【００５２】
このようにして、本実施形態の熱流束センサ１０が製造される。
【００５３】
ここで、本実施形態の熱流束センサ１０と、図５に示す比較例１の熱流束センサＪ１０とを比較する。比較例１の熱流束センサＪ１０は、本実施形態の熱流束センサ１０に対して、充填部材３０を備えていない点が異なる。すなわち、比較例１の熱流束センサＪ１０は、本体部２０と充填部材３０のうちの本体部２０のみで構成されている。
【００５４】
図５に示すように、熱流束の測定では、比較例１の熱流束センサＪ１０の第１面２０１を、被測定物Ｍ１の接触面Ｍ１ａに接触させる。接触面Ｍ１ａは平坦である。このとき、熱流束センサＪ１０は、第１面２０１に複数の凹部２０３を有している。この凹部２０３によって、熱流束センサＪ１０と被測定物Ｍ１との間に空気層Ａ１が存在する。空気の熱伝導率は０．０２４１Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度と低い。このため、空気は熱伝導を阻害する。この結果、被測定物Ｍ１からの熱が熱流束センサＪ１０を通過する際、空気層Ａ１を避けて熱が流れる。すなわち、熱流束センサＪ１０を通過する熱の流れ方が、被測定物Ｍ１の内部における熱の流れ方と異なる。このため、被測定物Ｍ１からの熱流束を正確に測定できない。
【００５５】
これに対して、本実施形態の熱流束センサ１０は、第１充填部材３１によって第１面２０１側の熱流束センサの最表面１０１が平坦化されている。図６に示すように、熱流束センサ１０の最表面１０１を被測定物Ｍ１の接触面Ｍ１ａに接触させる。このとき、比較例１と比較して、熱流束センサ１０と被測定物Ｍ１との間に生じる空気層Ａ１を小さくすることができる。または、熱流束センサ１０と被測定物Ｍ１との間に空気層を生じさせないようにすることができる。
【００５６】
よって、熱流束の測定に対する本体部２０の凹部２０３の影響を小さくすることができる。すなわち、図６中の矢印で示すように、熱流束センサ１０を通過する熱の流れ方を被測定物Ｍ１の内部における熱の流れ方と同じかそれに近づけることができる。このため、被測定物Ｍ１からの熱流束を正確に測定することができる。
【００５７】
また、本実施形態の熱流束センサ１０は、第１、第２充填部材３１、３２によって両側の熱流束センサ１０の最表面１０１、１０２が平坦化されている。図７に示すように、第１面２０１側の熱流束センサ１０の最表面１０１を被測定物Ｍ１の接触面Ｍ１ａに接触させる。さらに、放熱部Ｍ２の接触面Ｍ２ａを、第２面２０２側の熱流束センサ１０の最表面１０２に接触させる。放熱部Ｍ２は、金属で構成されている。接触面Ｍ２ａは、平坦面である。このように、本実施形態の熱流束センサ１０を用いて、被測定物Ｍ１と放熱部Ｍ２の間に熱流束センサ１０を挟んだ状態で、被測定物Ｍ１からの熱流束を測定する。このとき、比較例１の熱流束センサＪ１０を用いた場合と比較して、熱流束センサ１０と被測定部Ｍ１との間および熱流束センサ１０と放熱部Ｍ２との間に生じる空気層を小さくすることができる。または、これらの間に空気層を生じさせないようにすることができる。このため、被測定物Ｍ１からの熱流束を正確に測定することができる。
【００５８】
また、本実施形態の熱流束センサ１０の製造方法では、本体部２０の第１面２０１と第２面２０２の両面に充填部材３０を形成している。ここで、本体部２０の第１面２０１と第２面２０２の一方のみに充填部材を形成した場合、形成後の充填部材の収縮により、本体部２０に反りが生じるおそれがある。本実施形態によれば、この本体部２０の反りを抑制することができる。
【００５９】
（第２実施形態）
図８に示すように、本実施形態の熱流束センサ１０は、本体部２０の片面のみに充填部材３１が形成されている点が、第１実施形態の熱流束センサ１０と異なる。充填部材３１は、第１実施形態の第１充填部材３１に対応する。
【００６０】
具体的には、本体部２０の第１面２０１と第２面２０２のうち第１面２０１のみにおいて、複数の凹部２０３に充填部材３１が充填されている。本実施形態では、充填部材３１の表面と第１面２０１の一部２０４とが、第１面２０１側の熱流束センサ１０の最表面１０１を構成している。第２面２０２が、熱流束センサ１０の最表面１０２を構成している。
【００６１】
図９に示すように、本実施形態の熱流束センサ１０は、本体部２０の第１面２０１にシート３３が積層され、第２面２０２にシートが積層されない状態で、本体部２０とシート３３とが熱圧着されることで製造される。
【００６２】
本実施形態においても、充填部材３１によって熱流束センサ１０の最表面１０１が平坦化されている。このため、第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００６３】
（第３実施形態）
図１０に示すように、本実施形態の熱流束センサ１０は、本体部２０と、板状部材５０とを備える。本実施形態では、板状部材５０が、熱流束センサ１０の最表面１０１を平坦化するための平坦化部材を構成している。
【００６４】
板状部材５０は、本体部２０を構成する樹脂よりも熱伝導率が高い材料で構成された板状の部材である。本実施形態では、板状部材５０は、金属で構成されている。金属としては、銅、アルミニウム、ステンレス鋼などが挙げられる。銅の熱伝導率は３９８Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。アルミニウムの熱伝導率は２３６Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。ステンレス鋼の熱伝導率は１６．７〜２０．９である。
【００６５】
板状部材５０は、一面５１と、その反対側の他面５２を有する。板状部材５０は、その一面５１を第１面２０１の方に向けて本体部２０の第１面２０１側に積層される。板状部材５０の一部５３が第１面２０１の凹部２０３に充填されている。板状部材５０の他の一部５４が第１面２０１の凸部２０４に接している。
【００６６】
他面５２は、平坦面である。他面５２の平坦度は、本体部２０の第１面２０１の平坦度よりも高い。他面５２が、第１面２０１側の熱流束センサ１０の最表面１０１を構成している。
【００６７】
次に、本実施形態の熱流束センサ１０の製造方法を説明する。
【００６８】
図１１に示すように、用意工程Ｓ１１と、積層工程Ｓ１２と、圧着工程Ｓ１３とがこの記載順に行われる。
【００６９】
用意工程Ｓ１１では、図１２に示すように、本体部２０と、板状部材５０とを用意する。
【００７０】
用意される本体部２０は、第１実施形態と同様に、第１面２０１および第２面２０２が凹凸形状である。
【００７１】
用意される板状部材５０は、板状であって、一面５１と他面５２とを有する。一面５１は、複数の凹部５５と複数の凸部５６とを有する凹凸形状である。一面５１は、第１面２０１よりも細かい凹凸を有している。すなわち、一面５１は、第１面２０１の凹凸形状と比較して、複数の凹部５５および複数の凸部５６の密度が高い。一面５１の凹凸高さは、第１面２０１の凹凸よりも高くされている。凹凸高さとは、凹部５５、２０３の底を基準とした凸部５６、２０４の高さである。他面５２は、平坦面である。このような形状の板状部材５０としては、例えば、表面が粗化された銅箔が挙げられる。
【００７２】
積層工程Ｓ１２では、図１２に示すように、本体部２０と板状部材５０とを積層する。このとき、一面５１を第１面２０１の方に向ける。本体部２０の第１面２０１側に板状部材５０を配置する。
【００７３】
圧着工程Ｓ１３では、一面５１と第１面２０１とを向かい合わせた状態で、板状部材５０と本体部２０とを積層方向に加圧して圧着させる。このとき、第１面２０１に一面５１が押し当てられる。これにより、図１３に示すように、第１面２０１の凹凸形状に追従して一面５１の複数の凸部５６が変形する。すなわち、複数の凸部５６の一部が第１面２０１の凹部２０３に埋め込まれる。複数の凸部５６の他の一部が第１面２０１の凸部２０４に接触する。換言すると、一面５１のうち凹部２０３と対向する部分５３が凹部２０３に埋め込まれる。一面５１のうち凸部２０４と対向する部分５４が凸部２０４につぶされる。このため、一面５１のうち凸部２０４と対向する部分５４は、一面５１のうち凹部２０３と対向する部分５３よりも大きく変形する。
【００７４】
このようにして、本実施形態の熱流束センサ１０が製造される。なお、圧着工程Ｓ１３において、本体部２０と板状部材５０の圧着後に本体部２０の収縮等の理由によって、本体部２０に反りが生じるおそれがある。そこで、用意工程Ｓ１１では、反りを抑制できる程度に厚くされた板状部材５０を用意することが好ましい。
【００７５】
図１４に示すように、本実施形態の熱流束センサ１０を用いて熱流束を測定するときでは、板状部材５０の他面５２を被測定物Ｍ１の接触面Ｍ１ａに接触させる。このとき、他面５２の平坦度は、本体部２０の第１面２０１の平坦度よりも高い。さらに、本体部２０の凹部２０３には、板状部材５０の一部５３が充填されている。これにより、比較例１と比較して、本体部２０と被測定物Ｍ１との間に生じる空気層を小さくすることができる。または、本体部２０と被測定物Ｍ１との間に空気層を生じさせないようにすることができる。
【００７６】
このため、図１４に示すように、熱流束センサ１０を通過する熱の流れ方を被測定物Ｍ１の内部における熱の流れ方と同じかそれに近づけることができる。よって、本実施形態においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００７７】
また、本実施形態においては、凹部２０３の内部が板状部材５０の一部５３によって完全に埋められていなくてもよい。すなわち、凹部２０３の内壁面と板状部材５０の一部５３とが接触していれば、凹部２０３の内部に小さな隙間が存在していてもよい。板状部材５０は、金属で構成されており、熱伝導率が高い。このため、凹部２０３の内部に小さな隙間が存在していても、熱流束センサ１０を通過する熱の流れ方を被測定物の熱の流れ方と同じかそれに近づけることができる。
【００７８】
なお、本実施形態では、板状部材５０として、一面５１の凹凸高さが第１面２０１の凹凸よりも高くされているものを用いたが、一面５１の凹凸高さが第１面２０１の凹凸高さ以下であってもよい。ただし、板状部材５０の一部５３を凹部２０３に緻密に充填するためには、一面５１の凹凸高さが第１面２０１の凹凸よりも高くされていることが好ましい。
【００７９】
（第４実施形態）
図１５Ａ、１５Ｂに示すように、本実施形態の熱流束センサ１０は、第３実施形態の熱流束センサ１０に対して、本体部２０の凹部２０３に充填部材６０がさらに充填されている。本実施形態では、板状部材５０と充填部材６０とが、熱流束センサ１０の最表面１０１を平坦化するための平坦化部材を構成している。
【００８０】
充填部材６０は、板状部材５０の一部５３と本体部２０との間の隙間に充填されている。充填部材６０は、板状部材５０とは別の部材であって、空気よりも熱伝導率が高い充填材料で構成されている。本実施形態では、充填部材６０は、熱可塑性樹脂で構成されている。熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリエーテルイミド、ポリイミド等が挙げられる。
【００８１】
本実施形態の熱流束センサ１０は、第３実施形態の製造方法を一部変更することで製造される。すなわち、用意工程Ｓ１１では、図１６に示すように、本体部２０と、板状部材５０と、シート６１とを用意する。シート６１は、圧着工程Ｓ１３後に充填部材６０となるシート状の充填材料である。シート６１は、熱可塑性樹脂で構成される。
【００８２】
積層工程Ｓ１２では、図１６に示すように、本体部２０と板状部材５０との間にシート６１を配置する。
【００８３】
圧着Ｓ１３では、板状部材５０と本体部２０とを加熱しながら加圧する。加熱温度は、本体部２０を構成する樹脂の耐熱温度よりも低い温度であって、シート６１が軟化する温度である。これにより、第１面２０１の凹凸形状に追従して一面５１が変形する。さらに、シート６１が流動する。このため、板状部材５０の複数の凸部５６がつぶれて生じた隙間に熱可塑性樹脂が充填される。すなわち、図１５Ｂに示すように、隙間に充填された充填部材６０が形成される。このとき、凹部２０３以外の本体部２０と板状部材５０の間の隙間にも充填部材６０が存在する。なお、凹部以外の本体部２０と板状部材５０の間の隙間に、充填部材６０が存在していなくてもよい。
【００８４】
本実施形態によれば、本体部２０と板状部材５０の間の隙間に、充填部材６０が充填されていない場合と比較して、より正確な測定が可能となる。
【００８５】
また、圧着工程Ｓ１３で、熱可塑性樹脂で構成されたシート６１を挟んで加圧している。このため、熱可塑性樹脂によって、本体部２０と板状部材５０とを接着することができる。
【００８６】
（第５実施形態）
図１７に示すように、本実施形態の熱流束センサ１０は、本体部２０と、板状部材５０Ａと、充填部材７０とを備える。本実施形態では、板状部材５０Ａと充填部材７０とが、熱流束センサ１０の最表面１０１を平坦化するための平坦化部材を構成している。
【００８７】
板状部材５０Ａは、一面５１が平坦である点が、第３実施形態の板状部材５０と異なる。板状部材５０Ａの他の構成は、第３実施形態の板状部材５０と同じである。板状部材５０Ａの一面５１の平坦度は、本体部２０の第１面２０１の平坦度よりも高い。板状部材５０Ａは、その一面５１が第１面２０１の方を向いて本体部２０の第１面２０１側に積層されている。
【００８８】
充填部材７０は、凹部２０３に充填されている。すなわち、充填部材７０は、凹部２０３の内面と板状部材５０Ａの一面５１とによって囲まれる空間に充填されている。充填部材７０は、板状部材５０Ａとは別の部材である。充填部材７０は、空気よりも熱伝導率が高い充填材料で構成されている。本実施形態では、充填部材７０は、熱可塑性樹脂で構成されている。熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリエーテルイミド、ポリイミド等が挙げられる。
【００８９】
本実施形態の熱流束センサ１０は、第３実施形態と同様に、図１１に示すように、用意工程Ｓ１１と、積層工程Ｓ１２と、圧着工程Ｓ１３とがこの記載順に行われることで製造される。
【００９０】
用意工程Ｓ１１では、図１８に示すように、本体部２０と、板状部材５０Ａと、シート７１とを用意する。用意される板状部材５０Ａは、一面５１と他面５２が平坦である。用意されるシート７１は、圧着工程Ｓ１３後に充填部材７０となるシート状の充填材料である。充填材料としては、熱可塑性樹脂が用いられる。
【００９１】
積層工程Ｓ１２では、図１８に示すように、本体部２０と板状部材５０Ａの間にシート７１を配置した状態の本体部２０と板状部材５０Ａの積層体を形成する。
【００９２】
圧着工程Ｓ１３では、本体部２０とシート７１と板状部材５０Ａとを加熱しながら加圧する。これにより、シート７１が流動する。この結果、図１７に示すように、凹部２０３に充填された充填部材７０が形成される。このとき、凹部２０３以外の本体部２０と板状部材５０Ａの間には、充填部材７０が存在しない。なお、凹部２０３以外の本体部２０と板状部材５０Ａの間に、充填部材７０が存在していてもよい。
【００９３】
図１９に示すように、本実施形態の熱流束センサ１０を用いて熱流束を測定するときでは、板状部材５０Ａの他面５２を被測定物Ｍ１の接触面Ｍ１ａに接触させる。他面５２の平坦度は、本体部２０の第１面２０１の平坦度よりも高い。さらに、本体部２０の凹部２０３には、充填部材７０が充填されている。このため、比較例１と比較して、本体部２０と被測定物Ｍ１との間に生じる空気層を小さくすることができる。または、本体部２０と被測定物Ｍ１との間に空気層を生じさせないようにすることができる。
【００９４】
これにより、図１９に示すように、熱流束センサ１０を通過する熱の流れ方を被測定物Ｍ１の内部における熱の流れ方と同じかそれに近づけることができる。よって、本実施形態においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００９５】
なお、本実施形態では、板状部材５０Ａの一面５１が平坦であったが、平坦でなくてもよい。
【００９６】
（第６実施形態）
図２０に示すように、本実施形態の熱流束センサ１０は、本体部２０の第１面２０１と第２面２０２の両面のそれぞれに板状部材５０が積層されている点が、第３実施形態の熱流束センサ１０と異なる。このため、本実施形態では、２つの板状部材５０の他面５２が、熱流束センサ１０の最表面１０１、１０２を構成している。
【００９７】
図２１に示すように、本実施形態の熱流束センサ１０は、本体部２０の両面２０１、２０２に板状部材５０が積層された状態で、本体部２０と板状部材５０とが圧着されることで製造される。このとき、本体部２０の両面２０１、２０２に板状部材５０が配置されているので、製造後の熱流束センサ１０に反りが生じにくい。
【００９８】
図２２に示すように、本実施形態の熱流束センサ１０を用いて熱流束を測定するときでは、２つの板状部材５０の一方の他面５２を被測定物Ｍ１の接触面Ｍ１ａに接触させる。本実施形態においても、第３実施形態と同様に、熱流束センサ１０を通過する熱の流れ方を被測定物の熱の流れ方と同じかそれに近づけることができる。
【００９９】
また、図２３に示すように、本実施形態の熱流束センサ１０を用いて熱流束を測定するときでは、２つの板状部材５０の一方の他面５２を被測定物Ｍ１の接触面Ｍ１ａに接触させる。２つの板状部材５０の他方の他面５２に放熱部Ｍ２の接触面Ｍ２ａを接触させる。このときにおいても、熱流束センサ１０を通過する熱の流れ方を被測定物Ｍ１の内部における熱の流れ方と同じかそれに近づけることができる。
【０１００】
このように、本実施形態においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。
【０１０１】
（第７実施形態）
図２４Ａに示すように、本実施形態の熱流束センサ１０は、本体部２０の第１面２０１と第２面２０２の両面のそれぞれに板状部材５０が積層されている点が、第４実施形態の熱流束センサ１０と異なる。このため、本実施形態では、２つの板状部材５０の他面５２が、熱流束センサ１０の最表面１０１、１０２を構成している。さらに、本実施形態では、第１面２０１側と同様に、図２４Ｂに示すように、第２面２０２側においても、凹部２０５に充填部材６０が充填されている。
【０１０２】
図２５に示すように、本実施形態の熱流束センサ１０は、本体部２０の両面２０１、２０２にシート６１と板状部材５０が積層された状態で、本体部２０と板状部材５０とが圧着されることで製造される。このとき、両面２０１、２０２に板状部材５０が配置されているので、製造後の熱流束センサ１０に反りが生じにくい。
【０１０３】
本実施形態においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。
【０１０４】
（第８実施形態）
図２６に示すように、本実施形態の熱流束センサ１０は、本体部２０の第１面２０１と第２面２０２の両面に板状部材５０Ａが積層されている点が、第５実施形態の熱流束センサ１０と異なる。このため、本実施形態では、２つの板状部材５０Ａの他面５２が、熱流束センサ１０の最表面１０１、１０２を構成している。また、本実施形態では、第１面２０１側と同様に、第２面２０２側においても、凹部２０５に充填部材７０が充填されている。
【０１０５】
図２７に示すように、本実施形態の熱流束センサ１０は、本体部２０の両面２０１、２０２にシート７１と板状部材５０Ａが積層された状態で、本体部２０と板状部材５０Ａとが加熱しながら加圧されることで製造される。このとき、両面２０１、２０２に板状部材５０Ａが配置されているので、製造後の熱流束センサ１０に反りが生じにくい。
【０１０６】
図２８に示すように、本実施形態の熱流束センサ１０を用いて熱流束を測定するときでは、２つの板状部材５０の一方の他面５２を被測定物Ｍ１の接触面Ｍ１ａに接触させる。本実施形態においても、熱流束センサ１０を通過する熱の流れ方を被測定物Ｍ１の内部における熱の流れ方と同じかそれに近づけることができる。
【０１０７】
また、図２９に示すように、本実施形態の熱流束センサ１０を用いて熱流束を測定するときでは、２つの板状部材５０の一方の他面５２を被測定物Ｍ１の接触面Ｍ１ａに接触させる。２つの板状部材５０Ａの他方の他面５２に放熱部Ｍ２の接触面Ｍ２ａを接触させる。このときにおいても、熱流束センサ１０を通過する熱の流れ方を被測定物Ｍ１の内部における熱の流れ方と同じかそれに近づけることができる。よって、本実施形態においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。
【０１０８】
（第９実施形態）
図３０に示すように、本実施形態の熱流束センサ１０は、本体部２０の最外層の材質が第１実施形態の熱流束センサ１０と異なる。さらに、本実施形態の熱流束センサ１０は、本体部２０が絶縁基材２１を備えていない点が、第１実施形態の熱流束センサ１０と異なる。
【０１０９】
本体部２０の最外層は、第１保護部材２２Ａと第２保護部材２３Ａである。第１、第２保護部材２２Ａ、２３Ａは、第１実施形態の本体部２０の第１、第２保護部材２２、２３に対応する。第１、第２保護部材２２Ａ、２３Ａは、どちらもセラミックス板で構成されている。セラミックス板を構成する材料としては、アルミナ、窒化アルミニウム、炭化ケイ素などが挙げられる。アルミナの熱伝導率は３２Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。窒化アルミニウムの熱伝導率は１５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。炭化ケイ素の熱伝導率は２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。このように、これらの材料の熱伝導率は、空気の熱伝導率よりも高い。
【０１１０】
本体部２０の第１熱電部材２６と第２熱電部材２７は、棒状に成型されている。第１、第２熱電部材２６、２７は、第１、第２保護部材２２、２３に挟まれた状態で支持されている。第１熱電部材２６は、ＢｉＴｅ系合金で構成されたＰ型半導体である。第２熱電部材２７は、ＮｉＣｒ系合金で構成されたＮ型半導体である。ＢｉＴｅ系合金で構成されたＰ型半導体の熱伝導率は１．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。ＮｉＣｒ系合金で構成されたＮ型半導体の熱伝導率は１５Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。
【０１１１】
第１、第２導体パターン２８、２９は、銅箔で構成されている。銅箔の熱伝導率は３９８Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。
【０１１２】
第１実施形態と同様に、第１保護部材２２Ａの第１導体パターン２８側の反対側の表面が、本体部２０の第１面２０１を構成している。第１面２０１は、複数の凹部２０３と複数の凸部２０４とを有する凹凸形状である。第２保護部材２３Ａの第２導体パターン２９側の反対側の表面が、本体部２０の第２面２０２を構成している。第２面２０２は、複数の凹部２０５と複数の凸部２０６とを有する凹凸形状である。
【０１１３】
また、第１実施形態と同様に、熱流束センサ１０は、充填部材３０を備えている。充填部材３０は、第１面２０１側の第１充填部材３１と、第２面２０２側の第２充填部材３２とを有する。第１充填部材３１は、第１面２０１の複数の凹部２０３の全部に充填されている。第２充填部材３２は、第２面２０２の複数の凹部２０５の全部に充填されている。第１充填部材３１によって、熱流束センサ１０の最表面１０１が平坦化されている。第２充填部材３２によって、熱流束センサ１０の最表面１０２が平坦化されている。
【０１１４】
本実施形態の熱流束センサ１０は、第１実施形態と同様に、用意工程Ｓ１と、積層工程Ｓ２と、熱圧着工程Ｓ３とを順に行うことで製造される。ただし、本体部２０は、次のようにして製造される。
【０１１５】
図３１Ａに示すように、第１熱電部材２６と、第２熱電部材２７と、第１保護部材２２Ａと、第２保護部材２３Ａとを用意する。
【０１１６】
用意される第１、第２熱電部材２６、２７は、所定の形状に成型されている。例えば、第１、第２熱電部材２６、２７は、金属粉末を焼結させることによって成型されている。第１、第２保護部材２２Ａ、２３Ａは、セラミックス板である。
【０１１７】
用意される第１保護部材２２Ａの第１、第２熱電部材２６、２７側の表面には、第１導体パターン２８が形成されている。第１保護部材２２Ａの第１、第２熱電部材２６、２７側とは反対側の表面２０１は、複数の凹部２０３と複数の凸部２０４を有する凹凸形状となっている。用意される第１保護部材２２Ａの表面２０１の凹凸形状が、本体部２０の第１面２０１の凹凸形状となる。
【０１１８】
用意される第２保護部材２３Ａの第１、第２熱電部材２６、２７側の表面には、第２導体パターン２９が形成されている。第２保護部材２３Ａの第１、第２熱電部材２６、２７側とは反対側の表面２０２は、複数の凹部２０５と複数の凸部２０６を有する凹凸形状となっている。用意される第２保護部材２３Ａの表面２０２の凹凸形状が、本体部２０の第２面２０２の凹凸形状となる。
【０１１９】
続いて、図３１Ｂに示すように、第１、第２熱電部材２６、２７と、第１保護部材２２Ａと、第２保護部材２３Ａとを積層して積層体を形成する。その後、積層体を積層方向に加圧する。これにより、第１、第２熱電部材２６、２７と第１、第２導体パターン２８、２９とを圧着させる。
【０１２０】
熱圧着工程Ｓ３では、図３２に示すように、第１実施形態と同様に、本体部２０と２枚のシート３３、３４との積層体２２０を加熱しながら加圧する。これにより、図３０に示すように、第１面２０１の凹部２０３に充填された第１充填部材３１と、第２面２０２の凹部２０５に充填された第２充填部材３２とが形成される。熱流束センサ１０の最表面１０１、１０２が平坦化される。
【０１２１】
このようにして、本実施形態の熱流束センサ１０が製造される。
【０１２２】
ここで、本実施形態の熱流束センサ１０と、図３３に示す比較例２の熱流束センサＫ１０とを比較する。熱流束センサＫ１０は、本実施形態の熱流束センサ１０に対して、第１、第２充填部材３１、３２を備えていない点が異なる。すなわち、熱流束センサＫ１０は、本体部２０と充填部材３０のうちの本体部２０のみで構成されている。
【０１２３】
図３３に示すように、熱流束の測定では、熱流束センサＫ１０の第１面２０１を、被測定物Ｍ１の接触面Ｍ１ａに接触させる。このとき、凹部２０３によって、熱流束センサＫ１０と被測定物Ｍ１との間に空気層Ａ２が存在する。空気の熱伝導率は０．０２４１Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度であり、本体部２０を構成する上記した部材よりもはるかに低い。このため、空気は熱伝導を阻害する。この結果、被測定物Ｍ１からの熱が熱流束センサＫ１０を通過する際、空気層Ａ２を避けて熱が流れる。すなわち、複数の第１熱電部材２６と複数の第２熱電部材２７のうち空気層Ａ２に近いものには、熱が流れない。この結果、熱流束センサＫ１０を通過する熱の流れ方が、被測定物Ｍ１の内部における熱の流れ方と大きく異なる。このため、被測定物Ｍ１からの熱流束を正確に測定できない。
【０１２４】
これに対して、本実施形態の熱流束センサ１０は、第１充填部材３１によって第１面２０１側の熱流束センサの最表面１０１が平坦化されている。図３４に示すように、熱流束センサ１０の最表面１０１を被測定物Ｍ１の接触面Ｍ１ａに接触させる。このとき、比較例１と比較して、熱流束センサ１０と被測定物Ｍ１との間に生じる空気層Ａ２を小さくすることができる。または、熱流束センサ１０と被測定物Ｍ１との間に空気層を生じさせないようにすることができる。これにより、図３４中の矢印で示すように、熱流束センサ１０を通過する熱の流れ方を被測定物Ｍ１の内部における熱の流れ方に近づけることができる。このため、本実施形態においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。
【０１２５】
（第１０実施形態）
図３５に示すように、本実施形態の熱流束センサ１０は、本体部２０の片面のみが凹凸形状である点と、本体部２０の片面のみに充填部材３１が形成されている点が、第１実施形態の熱流束センサ１０と異なる。換言すると、本実施形態の熱流束センサ１０は、第２実施形態の熱流束センサ１０に対して、本体部２０の第２面２０２を平坦な形状に変更したものである。
【０１２６】
すなわち、本体部２０の第１面２０１は、複数の凹部２０３と複数の凸部２０４とを有する凹凸形状である。本体部２０の第２面２０２は、平坦面である。第２面２０２の平坦度は、第１面２０１の平坦度よりも高い。なお、図３５では、図１と異なり、本体部２０の上側の表面が第１面２０１である。
【０１２７】
そして、複数の凹部２０３に充填部材３１が充填されている。充填部材３１は、第１実施形態の第１充填部材３１に対応する。充填部材３１の表面と第１面２０１の一部２０４とが、熱流束センサ１０の最表面１０１を構成している。最表面１０１の平坦度は、本体部２０の第１面２０１の平坦度よりも高くなっている。また、第２面２０２が、熱流束センサ１０の最表面１０２を構成している。
【０１２８】
次に、本実施形態の熱流束センサ１０の製造方法について説明する。
【０１２９】
まず、本体部２０の製造方法について説明する。
【０１３０】
図３６Ａに示すように、絶縁基材２１と、第１保護部材２２と、第２保護部材２３とを用意する。これらは、図４Ａに示されるものと同じである。
【０１３１】
続いて、図３６Ｂに示すように、積層体２１０を形成する。積層体２１０は、図４Ｂに示されるものと同じである。ただし、図３６Ｂでは、図４Ｂと異なり、第１保護部材２２が絶縁基材２１の上側に配置され、第２保護部材２３が絶縁基材２１の下側に配置されている。
【０１３２】
続いて、図３６Ｃに示すように、積層体２１０の積層方向に積層体２１０を加熱しながら加圧する。具体的には、図３６Ｂ、３６Ｃに示すように、この加圧は、第１実施形態と同様に、一対のプレス板８１、８２および離型フィルム８３、８４を用いて行われる。本実施形態では、積層体２１０の片面側（すなわち、第１保護部材２２側）のみにおいて、積層体２１０と離型フィルム８３との間に緩衝材８５が配置された状態とされる。
【０１３３】
図３６Ｃに示すように、緩衝材８５を用いた加圧によって、第１保護部材２２が第１導体パターン２８と絶縁基材２１による凹凸形状に追従して変形する。
【０１３４】
また、第２保護部材２３側のプレス板８２は、平坦面８２ａを有している。この平坦面８２ａによって第２保護部材２３が加圧される。これにより、第２保護部材２３の表面が平坦な形状となる。
【０１３５】
その後、離型フィルム等を剥離する。このようにして、図３６Ｄに示すように、第１面２０１が凹凸形状であり、第２面２０２が平坦な形状である本体部２０が製造される。
【０１３６】
そして、本実施形態の熱流束センサ１０は、図３７に示すように、熱圧着工程Ｓ３において、本体部２０の第１面２０１にシート３３が積層され、第２面２０２にシートが積層されない状態で、本体部２０とシート３３とが熱圧着されることで製造される。その他の工程は、第１実施形態と同じである。
【０１３７】
ここで、本実施形態の熱流束センサ１０と、図３８に示す比較例３の熱流束センサＬ１０とを比較する。熱流束センサＬ１０は、本実施形態の熱流束センサ１０に対して、充填部材３１を備えていない点が異なる。すなわち、熱流束センサＬ１０は、本実施形態の本体部２０と充填部材３１のうちの本体部２０のみで構成されている。
【０１３８】
図３８に示すように、熱流束の測定では、熱流束センサＬ１０の第２面２０２を、被測定物Ｍ１の接触面Ｍ１ａに接触させる。さらに、熱流束センサＬ１０の第１面２０１を、放熱部Ｍ２の接触面Ｍ２ａに接触させる。これにより、被測定物Ｍ１と放熱部Ｍ２の間の熱流束を測定する。
【０１３９】
このとき、熱流束センサＬ１０は、第１面２０１に複数の凹部２０３を有している。この凹部２０３によって、熱流束センサＬ１０と放熱部Ｍ２との間に空気層Ａ３が存在する。このため、被測定物Ｍ１から放熱部Ｍ２に向かって熱が流れる際、空気層Ａ３を避けて熱が流れる。すなわち、熱流束センサＬ１０を通過する熱の流れ方が、被測定物Ｍ１の内部における熱の流れ方と異なる。このため、被測定物Ｍ１からの熱流束を正確に測定できない。
【０１４０】
これに対して、本実施形態の熱流束センサ１０は、充填部材３１によって第１面２０１側の熱流束センサの最表面１０１が平坦化されている。図３９に示すように、熱流束の測定では、熱流束センサ１０の最表面１０２を、被測定物Ｍ１の接触面Ｍ１ａに接触させる。さらに、熱流束センサ１０の最表面１０１を、放熱部Ｍ２の接触面Ｍ２ａに接触させる。このとき、比較例３と比較して、熱流束センサ１０と放熱部Ｍ２との間に生じる空気層Ａ３を小さくすることができる。または、熱流束センサ１０と放熱部Ｍ２との間に空気層を生じさせないようにすることができる。これにより、図３９中の矢印で示すように、熱流束センサ１０を通過する熱の流れ方を被測定物Ｍ１の内部における熱の流れ方と同じかそれに近づけることができる。このため、本実施形態においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。
【０１４１】
なお、熱流束の測定では、次のように変更してもよい。充填部材３１によって平坦化された最表面１０１を、被測定物Ｍ１の接触面Ｍ１ａに接触させる。最表面１０２を放熱部Ｍ２の接触面Ｍ２ａに接触させる。
【０１４２】
（第１１実施形態）
本実施形態は、熱流束センサ１０の製造方法が第１０実施形態と異なる。
【０１４３】
本実施形態の製造方法では、図４０に示すように、用意工程Ｓ２１と、積層工程Ｓ２２と、熱圧着工程Ｓ２３とがこの記載順に行われる。
【０１４４】
用意工程Ｓ２１では、図４１に示すように、絶縁基材２１と、第１保護部材２２と、第２保護部材２３とを用意する。これらは、第１実施形態で説明した図４Ａに示されるものと同じものである。図４１では、図４Ａと異なり、第１保護部材２２が絶縁基材２１の上側に配置されている。
【０１４５】
絶縁基材２１、第１保護部材２２および第２保護部材２３は、フィルム状、すなわち、シート状である。なお、本明細書において、フィルム状およびシート状は、どちらも、薄い状態を意味する。フィルム状およびシート状は、厚さの違いまでを意味するものではない。
【０１４６】
絶縁基材２１は、一面２１ａと他面２１ｂとを有している。一面２１ａは、図４１における絶縁基材２１の上面である。他面２１ｂは、図４１における絶縁基材２１の下面である。絶縁基材２１の一面２１ａが、絶縁基材２１の第１面に対応する。絶縁基材２１の他面２１ｂが、絶縁基材２１の第２面に対応する。
【０１４７】
絶縁基材２１は、絶縁基材２１の内部に、複数の第１熱電部材２６のそれぞれと、複数の第２熱電部材２７のそれぞれとが、交互に配置されている。複数の第１熱電部材２６のそれぞれは、絶縁基材２１をその厚さ方向で貫通する複数の第１ビアホール２４のそれぞれに埋め込まれている。複数の第２熱電部材２７のそれぞれは、絶縁基材２１をその厚さ方向で貫通する複数の第２ビアホール２５のそれぞれに埋め込まれている。
【０１４８】
第１保護部材２２は、表面２２ａとその反対側の裏面２２ｂとを有する。第１保護部材２２の表面２２ａに複数の第１導体パターン２８が形成されている。第２保護部材２３は、表面２３ａとその反対側の裏面２３ｂとを有する。第２保護部材２３の表面２３ａに、複数の第２導体パターン２９が形成されている。
【０１４９】
さらに、シート３３を用意する。これは、第１０実施形態と同じものである。なお、シート３３を構成する充填材料として、熱流束センサ１０の本体部２０を形成する際の温度及び圧力で、流動可能な材料を用いればよい。より具体的には、シート３３を構成する充填材料として、絶縁基材２１、第１保護部材２２および第２保護部材２３のそれぞれを構成する材料と比較して、軟化点が低い材料を用いればよい。
【０１５０】
積層工程Ｓ２２では、図４２に示すように、絶縁基材２１と、第１保護部材２２と、第２保護部材２３と、シート３３とが積層された積層体２３０を形成する。
【０１５１】
具体的には、絶縁基材２１の一面２１ａ側に第１保護部材２２を積層する。このとき、第１保護部材２２の表面２２ａを絶縁基材２１に向ける。これにより、絶縁基材２１の一面２１ａ側に、第１保護部材２２が配置された状態とする。絶縁基材２１と第１保護部材２２との間に、複数の第１導体パターン２８が配置された状態とする。複数の第１導体パターン２８のそれぞれが、複数の第１熱電部材２６と複数の第２熱電部材２７とのうち隣り合う第１熱電部材２６と第２熱電部材２７とに接触した状態とする。
【０１５２】
第１保護部材２２の裏面２２ｂに、シート３３を積層する。これにより、第１保護部材２２の絶縁基材２１側とは反対側に、シート３３が配置された状態とする。
【０１５３】
絶縁基材２１の他面２１ｂ側に第２保護部材２３を積層する。このとき、第２保護部材２３の表面２３ａを絶縁基材２１に向ける。これにより、絶縁基材２１の他面２１ｂ側に、第２保護部材２３が配置された状態とする。絶縁基材２１と第２保護部材２３との間に、複数の第２導体パターン２９が配置された状態とする。複数の第２導体パターン２９のそれぞれが、複数の第１熱電部材２６と複数の第２熱電部材２７とのうち隣り合う第１熱電部材２６と第２熱電部材２７とに接触した状態とする。
【０１５４】
熱圧着工程Ｓ２３では、図４２に示すように、一対のプレス板８１、８２が用いられる。一対のプレス板８１、８２で積層体２３０を挟む。シート３３側のプレス板８１は、平坦面８１ａを有している。この平坦面８１ａがシート３３に押し当てられる。したがって、シート３３側のプレス板８１は、シート３３に押し当てられる押し当て部材である。第２保護部材２３側のプレス板８２は、平坦面８２ａを有している。平坦面８２ａが第２保護部材２３に押し当てられる。したがって、第２保護部材２３側のプレス板８２は、第２保護部材２３に押し当てられる押し当て部材である。積層体２３０と一対のプレス板８１、８２のそれぞれとの間に離型フィルム８３、８４が配置される。
【０１５５】
この状態で、図４３に示すように、積層体２３０の積層方向に、積層体２３０を加熱しながら加圧する。加熱温度は、絶縁基材２１、第１保護部材２２および第２保護部材２３のそれぞれの軟化点よりも低く、シート３３の軟化点よりも高い温度である。これにより、絶縁基材２１と、第１保護部材２２と、第２保護部材２３とが一体化する。
【０１５６】
その後、離型フィルム８３、８４等を剥離する。これにより、図４４に示す熱流束センサ１０が製造される。図４４に示す熱流束センサ１０は、第１０実施形態の熱流束センサ１０と同じ構造である。
【０１５７】
熱圧着工程Ｓ２３では、シート３３が軟化して流動する。シート３３が流動することによって、シート３３が緩衝材として機能する。このため、図４３に示すように、第１保護部材２２が第１導体パターン２８と絶縁基材２１とによる凹凸形状に追従して変形する。第１保護部材２２の裏面２２ｂが複数の凹部２０３と複数の凸部２０４とを有する凹凸形状となる。第１保護部材２２の裏面２２ｂは、第１保護部材２２のうち絶縁基材２１側とは反対側の表面である。第１保護部材２２の裏面２２ｂが、図４４に示す本体部２０の第１面２０１を構成する。複数の凹部２０３のそれぞれは、第１保護部材２２のうち、絶縁基材２１における第１熱電部材２６および第２熱電部材２７が配置されていない部分に対向する位置に形成される。
【０１５８】
さらに、シート３３が流動することによって、複数の凹部２０３のそれぞれに充填された充填部材３１が形成される。このとき、充填部材３１は、第１保護部材２２の裏面２２ｂのうち、凸部２０４の頂部を除く凹部２０３の内部に形成される。
【０１５９】
さらに、シート３３側のプレス板８１の平坦面８１ａをシート３３に押し当てている。これによって、充填部材３１の表面および第１保護部材２２の裏面２２ｂによって構成される熱流束センサ１０の最表面１０１が平坦化される。換言すると、充填部材３１の表面および第１保護部材２２の裏面２２ｂによって構成される熱流束センサ１０の最表面１０１の平坦度が、第１保護部材２２の裏面２２ｂの平坦度よりも高くなる。
【０１６０】
また、第２保護部材２３側のプレス板８２の平坦面８２ａを第２保護部材２３に押し当てている。これによって、第２保護部材２３の裏面２３ｂが平坦な形状となる。すなわち、第２保護部材２３の裏面２３ｂによって構成される熱流束センサ１０の最表面１０２が平坦化される。
【０１６１】
このように、本実施形態では、絶縁基材２１と、第１保護部材２２と、第２保護部材２３と、シート３３とを、一括で、加熱しながら加圧している。これによっても、第１０実施形態と同じ構造の熱流束センサ１０を製造することができる。
【０１６２】
本実施形態によれば、一度の熱圧着工程で、本体部２０の形成と、充填部材３１による平滑化とを行うことができる。本実施形態によれば、シート３３が緩衝材として機能する。このため、熱圧着工程Ｓ２３において、緩衝材を用いずに、熱圧着することができる。
【０１６３】
（第１２実施形態）
本実施形態は、第１１実施形態と類似の熱流束センサ１０の製造方法によって、第１実施形態の熱流束センサ１０を製造する。本実施形態では、第１１実施形態の熱流束センサ１０の製造方法を、以下のように変更する。
【０１６４】
用意工程Ｓ２１では、図４５に示すように、絶縁基材２１と、第１保護部材２２と、第２保護部材２３と、第１シート３３とを用意する。さらに、第２シート３４を用意する。第１シート３３は、第１１実施形態のシート３３に相当する。第２シート３４は、熱圧着工程Ｓ２３後に第２充填部材３２となるシート状の充填材料である。第２シート３４を構成する充填材料として、第１シート３３と同様に、熱流束センサ１０の本体部２０を形成する際の温度及び圧力で、流動可能な材料を用いる。
【０１６５】
積層工程Ｓ２２では、図４６に示すように、絶縁基材２１と、第１保護部材２２と、第２保護部材２３と、第１シート３３と、第２シート３４とが積層された積層体２４０を形成する。このとき、第１１実施形態の積層体２３０の形成と同様に、絶縁基材２１と、第１保護部材２２と、第２保護部材２３と、第１シート３３とを積層する。さらに、第２保護部材２３の裏面２３ｂに、第２シート３４を積層する。これにより、第２保護部材２３の絶縁基材２１側とは反対側に、第２シート３４が配置された状態とする。
【０１６６】
熱圧着工程Ｓ２３では、図４６に示すように、一対のプレス板８１、８２で積層体２３０を挟む。図４７に示すように、積層体２４０の積層方向に、積層体２４０を加熱しながら加圧する。これにより、絶縁基材２１と、第１保護部材２２と、第２保護部材２３とが一体化する。
【０１６７】
その後、離型フィルム８３、８４等を剥離する。このようにして、図４８に示す熱流束センサ１０が製造される。
【０１６８】
熱圧着工程Ｓ２３では、第１１実施形態と同様に、第１シート３３が軟化して流動する。このため、図４７に示すように、第１充填部材３１の表面および第１保護部材２２の裏面２２ｂによって構成される熱流束センサ１０の最表面１０１が平坦化される。
【０１６９】
さらに、本実施形態では、第２シート３４が軟化して流動する。これによって、第２シート３４が緩衝材として機能する。このため、第２保護部材２３が第２導体パターン２９と絶縁基材２１とによる凹凸形状に追従して変形する。第２保護部材２３の裏面２３ｂが複数の凹部２０５と複数の凸部２０６とを有する凹凸形状となる。第２保護部材２３の裏面３２ｂは、第２保護部材２３のうち絶縁基材２１側とは反対側の表面である。第２保護部材２３の裏面２３ｂが、図４８に示す本体部２０の第２面２０２を構成する。複数の凹部２０５のそれぞれは、第２保護部材２３のうち、絶縁基材２１における第１熱電部材２６および第２熱電部材２７が配置されていない部分に対向する位置に形成される。
【０１７０】
さらに、第２シート３４が流動することによって、複数の凹部２０５のそれぞれに充填された第２充填部材３２が形成される。このとき、第２充填部材３２は、第２保護部材２３の裏面２３ｂのうち、凸部２０６の表面を除く凹部２０５の内部に形成される。
【０１７１】
さらに、第２シート３４側のプレス板８２の平坦面８２ａを第２シート３４に押し当てている。これによって、第２充填部材３２の表面および第２保護部材２３の裏面２３ｂによって構成される熱流束センサ１０の最表面１０２が平坦化される。換言すると、第２充填部材３２の表面および第２保護部材２３の裏面２３ｂによって構成される熱流束センサ１０の最表面１０２の平坦度が、第２保護部材２３の裏面２３ｂの平坦度よりも高くなる。
【０１７２】
（他の実施形態）
（１）第１、第２実施形態では、第１面２０１の複数の凹部２０３の全部に、充填部材３０が充填されていたが、これに限定されない。複数の凹部２０３の少なくとも１つの凹部に充填部材３０が充填されていればよい。この場合に、第１実施形態と同様の効果が得られる。
【０１７３】
（２）第１実施形態では、第１面２０１のうち凸部２０４の表面を除く凹部２０３の内部に、第１充填部材３１が形成されていたが、これに限定されない。凸部２０４の表面上に第１充填部材３１が形成されていてもよい。すなわち、第１面２０１の全域に第１充填部材３１が形成されていてもよい。この場合、第１充填部材３１の表面が、熱流束センサ１０の最表面１０１の全部を構成する。第２、第１０実施形態等においても同様である。
【０１７４】
（３）第１、第２、第９実施形態では、充填部材３０が熱可塑性樹脂で構成されていたが、これに限定されない。充填部材３０は、空気よりも熱伝導率が高い他の材料で構成されていればよい。充填部材３０は、熱可塑性樹脂以外の他の樹脂で構成されていてもよい。他の樹脂としては、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂が挙げられる。この場合、第１実施形態で説明した第１シート３３として、Ｂステージ状の熱硬化性樹脂で構成されたものを用いる。これにより、充填部材３０を形成することができる。なお、Ａステージ状の熱硬化性樹脂を、スクリーン印刷によって凹部２０３に充填する。その後、熱硬化性樹脂を硬化させる。このようにして、充填部材３０を形成してもよい。
【０１７５】
また、充填部材３０は、樹脂のみで構成されている場合に限定されない。充填部材３０は、樹脂と樹脂以外の材料との複合材料で構成されていてもよい。樹脂以外の材料としては、樹脂よりも熱伝導率が高い材料を用いることが好ましい。このような材料としては、例えば、カーボン粉末やカーボンファイバー等が挙げられる。また、充填部材３０は、樹脂以外の材料で構成されていてもよい。このような材料としては、金属粉末をペースト状にした金属ペーストが挙げられる。第４実施形態等の充填部材６０および第５実施形態等の充填部材７０においても、充填部材３０と同様に、充填部材を構成する材料は限定されない。
【０１７６】
（４）第３、第４実施形態では、板状部材５０が金属で構成されていたが、これに限定されない。板状部材５０は、金属と金属以外の他の材料との複合材料で構成されていてもよい。
【０１７７】
（５）第４実施形態では、充填部材６０が熱可塑性樹脂で構成されていたが、これに限定されない。充填部材６０は、熱可塑性樹脂以外の他の樹脂で構成されていてもよい。他の樹脂としては、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂が挙げられる。この場合、第４実施形態で説明したシート６１として、Ｂステージ状の熱硬化性樹脂で構成されたものを用いる。これにより、充填部材６０を形成することができる。この場合においても、充填部材６０によって、本体部２０と板状部材５０とを接着することができる。また、充填部材６０は、樹脂のみで構成されている場合に限定されない。充填部材６０は、樹脂と樹脂以外の材料との複合材料で構成されていてもよい。樹脂以外の材料として、樹脂よりも熱伝導率が高い材料を用いることが好ましい。
【０１７８】
（６）第５実施形態では、板状部材５０Ａが金属で構成されていたが、これに限定されない。板状部材５０Ａは、金属と金属以外の他の材料との複合材料で構成されていてもよい。また、板状部材５０Ａは、セミラックス等の金属以外の材料で構成されていてもよい。
【０１７９】
（７）第５実施形態では、充填部材７０が熱可塑性樹脂で構成されていたが、これに限定されない。充填部材６０は、熱可塑性樹脂以外の他の樹脂で構成されていてもよい。他の樹脂としては、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂が挙げられる。この場合、第５実施形態で説明したシート７１として、Ｂステージ状の熱硬化性樹脂で構成されたものを用いる。これにより、充填部材７０を形成することができる。また、充填部材７０は、樹脂のみで構成されている場合に限定されない。充填部材７０は、樹脂と樹脂以外の材料との複合材料で構成されていてもよい。樹脂以外の材料として、樹脂よりも熱伝導率が高い材料を用いることが好ましい。
【０１８０】
（８）第３、第４、第５実施形態では、本体部２０の第２面２０２が凹凸形状であったが、第１０実施形態のように、第２面２０２は平坦な形状であってもよい。
【０１８１】
（９）第１１、１２実施形態では、用意工程Ｓ２１において、用意される第１保護部材２２の表面２２ａに複数の第１導体パターン２８が形成されていた。用意される第２保護部材２３の表面２３ａに複数の第２導体パターン２９が形成されていた。しかし、用意される絶縁基材２１に、複数の第１導体パターン２８と複数の第２導体パターン２９との一方、または、両方が形成されていてもよい。
【０１８２】
これらの場合であっても、積層工程Ｓ２２において、絶縁基材２１の一面２１ａ側に、第１保護部材２２が配置された状態とする。これにより、絶縁基材２１と第１保護部材２２との間に、複数の第１導体パターン２８が配置された状態とすることができる。絶縁基材２１の他面２１ｂ側に、第２保護部材２３が配置された状態とする。これにより、絶縁基材２１と第２保護部材２３との間に、複数の第２導体パターン２９が配置された状態とすることができる。
【０１８３】
（１０）本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能であり、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の材質、形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の材質、形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その材質、形状、位置関係等に限定されるものではない。
【０１８４】
（まとめ）
上記各実施形態の一部または全部で示された第１の観点によれば、熱流束センサは、本体部と、平坦化部材とを備える。平坦化部材は、複数の凹部の少なくとも１つの凹部に充填されている。平坦化部材の表面が最表面の少なくとも一部を構成している。最表面の平坦度は、第１面の平坦度よりも高くなっている。
【０１８５】
また、第２の観点によれば、平坦化部材の表面と第１面の一部とが最表面を構成している。このような具体的な構成を採用することができる。
【０１８６】
また、第３の観点によれば、平坦化部材は、少なくとも樹脂で構成されている。このような具体的な構成を採用することができる。
【０１８７】
また、第４の観点によれば、本体部は、少なくとも樹脂で構成されている。平坦化部材は、樹脂よりも熱伝導率が高い材料で構成され、板状である板状部材を有する。板状部材は、一面とその反対側の他面とを有する。板状部材は、一面が第１面の方を向いて本体部の第１面側に積層される。板状部材の一部が凹部に充填される。他面が最表面を構成している。このような具体的な構成を採用することができる。
【０１８８】
また、第５の観点によれば、平坦化部材は、さらに、充填部材を有する。この充填部材は、凹部の内部において、板状部材の一部と本体部との間の隙間に充填され、空気よりも熱伝導率が高い材料で構成される。これにより、充填部材が充填されていない場合と比較して、熱流束のより正確な測定が可能となる。
【０１８９】
また、第６の観点によれば、本体部は、少なくとも樹脂で構成されている。平坦化部材は、樹脂よりも熱伝導率が高い材料で構成され、板状である板状部材と、板状部材と異なる材料で構成された充填部材とを有する。板状部材は、一面とその反対側の他面とを有する。板状部材は、一面が第１面の方を向いて本体部の第１面側に積層され、他面が最表面を構成している。充填部材は、凹部に充填されている。このような具体的な構成を採用することができる。
【０１９０】
また、第７の観点によれば、板状部材は、少なくとも金属で構成されている。このような具体的な構成を採用することができる。
【０１９１】
また、第８の観点によれば、熱流束を検出する本体部を備える熱流束センサの製造方法は、以下の構成要件を備える。本体部は、第１面と、第１面の反対側の第２面とを有し、第１面が複数の凹部と複数の凸部とを有する凹凸形状である。熱流束センサの製造方法は、本体部と充填材料とを用意することと、本体部の第１面側に充填材料を配置した状態で、押し当て部材を充填材料に押し当てることとを備える。押し当てることにおいては、押し当て部材として、第１面と比較して平坦度が高い平坦面を有するものを用いて、平坦面を充填材料に押し当てる。これにより、複数の凹部の少なくとも１つの凹部に充填され、充填材料で構成された充填部材を形成する。少なくとも充填部材の表面によって構成される熱流束センサの最表面の平坦度を第１面の平坦度よりも高くする。これによれば、第１の観点の熱流束センサを製造することができる。
【０１９２】
また、第９の観点によれば、用意することにおいては、少なくとも樹脂で構成されたシート状の充填材料を用意する。押し当てることにおいては、充填材料を加熱して流動させることにより、充填材料を凹部に充填させる。具体的には、このように製造することができる。
【０１９３】
また、第１０の観点によれば、熱流束を検出する本体部を備える熱流束センサの製造方法は、以下の構成要件を備える。本体部は、第１面と、第１面の反対側の第２面とを有し、第１面が複数の凹部と複数の凸部とを有する凹凸形状である。熱流束センサの製造方法は、本体部と、板状であって、一面とその反対側の他面とを有する板状部材とを用意することを備える。この製造方法は、さらに、一面を第１面の方に向けて、本体部の第１面側に板状部材を積層して積層体を形成することと、積層体の積層方向に積層体を加圧することとを備える。用意することにおいては、板状部材として、一面が複数の凹部と複数の凸部とを有する凹凸形状であるものを用意する。この板状部材では、一面における複数の凹部および複数の凸部の密度が第１面における密度と比較して高い。この板状部材では、他面の平坦度が第１面の平坦度と比較して高い。加圧することにおいては、第１面の凹凸形状に追従するように一面の複数の凸部を変形させることにより、板状部材の一部を第１面の複数の凹部の少なくとも１つの凹部に充填させる。
【０１９４】
これによれば、第４の観点の熱流束センサを製造することができる。
【０１９５】
また、第１１の観点によれば、用意することにおいては、さらに、少なくとも樹脂で構成されたシート状の充填材料を用意する。積層体を形成することにおいては、本体部と板状部材との間に充填材料を配置した状態の積層体を形成する。加圧することにおいては、充填材料を加熱して流動させることにより、凹部の内部において、板状部材の一部と本体部との間の隙間に充填され、充填材料で構成された充填部材を形成する。
【０１９６】
このように充填部材を形成することが好ましい。これにより、充填部材が充填されていない場合と比較して、熱流束のより正確な測定が可能となる。また、充填部材によって、本体部と板状部材とを接着することができる。
【０１９７】
また、第１２の観点によれば、熱流束を検出する本体部を備える熱流束センサの製造方法は、以下の構成要件を備える。本体部は、第１面と、第１面の反対側の第２面とを有し、第１面が複数の凹部と複数の凸部とを有する凹凸形状である。熱流束センサの製造方法は、本体部と、板状であって、一面とその反対側の他面とを有する板状部材と、板状部材と異なる充填材料とを用意することを備える。この製造方法は、さらに、一面を第１面の方に向けて、本体部の第１面側に板状部材を積層して積層体を形成することと、積層体の積層方向に積層体を加熱しながら加圧することとを備える。用意することにおいては、他面の平坦度が第１面の平坦度と比較して高い板状部材を用意する。積層体を形成することにおいては、本体部と板状部材の間に充填材料を配置した状態の積層体を形成する。加圧することにおいては、複数の凹部の少なくとも１つの凹部に充填され、充填材料で構成された充填部材を形成する。
【０１９８】
これによれば、第６の観点の熱流束センサを製造することができる。
【符号の説明】
【０１９９】
１０    熱流束センサ
１０１  熱流束センサの最表面
２０    本体部
２０１  第１面
２０３  凹部
３０    充填部材
５０    板状部材
５０Ａ  板状部材
６０    充填部材
７０    充填部材
【図１】
2018013471.tif 000003
【図２】
2018013471.tif 000004
【図３】
2018013471.tif 000005
【図４Ａ】
2018013471.tif 000006
【図４Ｂ】
2018013471.tif 000007
【図４Ｃ】
2018013471.tif 000008
【図４Ｄ】
2018013471.tif 000009
【図５】
2018013471.tif 000010
【図６】
2018013471.tif 000011
【図７】
2018013471.tif 000012
【図８】
2018013471.tif 000013
【図９】
2018013471.tif 000014
【図１０】
2018013471.tif 000015
【図１１】
2018013471.tif 000016
【図１２】
2018013471.tif 000017
【図１３】
2018013471.tif 000018
【図１４】
2018013471.tif 000019
【図１５Ａ】
2018013471.tif 000020
【図１５Ｂ】
2018013471.tif 000021
【図１６】
2018013471.tif 000022
【図１７】
2018013471.tif 000023
【図１８】
2018013471.tif 000024
【図１９】
2018013471.tif 000025
【図２０】
2018013471.tif 000026
【図２１】
2018013471.tif 000027
【図２２】
2018013471.tif 000028
【図２３】
2018013471.tif 000029
【図２４Ａ】
2018013471.tif 000030
【図２４Ｂ】
2018013471.tif 000031
【図２５】
2018013471.tif 000032
【図２６】
2018013471.tif 000033
【図２７】
2018013471.tif 000034
【図２８】
2018013471.tif 000035
【図２９】
2018013471.tif 000036
【図３０】
2018013471.tif 000037
【図３１Ａ】
2018013471.tif 000038
【図３１Ｂ】
2018013471.tif 000039
【図３２】
2018013471.tif 000040
【図３３】
2018013471.tif 000041
【図３４】
2018013471.tif 000042
【図３５】
2018013471.tif 000043
【図３６Ａ】
2018013471.tif 000044
【図３６Ｂ】
2018013471.tif 000045
【図３６Ｃ】
2018013471.tif 000046
【図３６Ｄ】
2018013471.tif 000047
【図３７】
2018013471.tif 000048
【図３８】
2018013471.tif 000049
【図３９】
2018013471.tif 000050
【図４０】
2018013471.tif 000051
【図４１】
2018013471.tif 000052
【図４２】
2018013471.tif 000053
【図４３】
2018013471.tif 000054
【図４４】
2018013471.tif 000055
【図４５】
2018013471.tif 000056
【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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