(57)【要約】【課題】熱電対を直列接続させ高温物体温度計測用接点と低温物体温度計測用接点を形成した熱電対パターンを有す熱流計において、従来は、段差を有す２ヶの基板を段差が噛み合う様に配列し、段差上に接点が位置する配置で熱電対パターンを設けた絶縁性シートを曲げて、基板間に挟み込み接着剤固定していたため、熱電対パターンが断線しやすく、安定性に欠けていた。また、絶縁性シートを曲げる構造により、厚が薄いシートが要のため、硬質基板を対象とする半導体製造装置が使用できないため、熱電対本数が少であった。さらに、高熱起電力材料が採用できず、接点間に生じた温度差に熱電対本数及び熱起電力を乗じたものである熱流計出力が低であった。【解決手段】熱電対パターンを絶縁性シート上に形成し、同一角度の斜面を設けた２ヶの基板の斜面間に熱電対パターンを形成した絶縁性シートを挟み込み接着剤固定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱電対を直列接続させ高温物体温度計測用接点と低温物体温度計測用接点を形成した熱電対パターンを有す熱流計において、熱電対パターンを絶縁性シート上に形成し、同一角度の斜面を設けた２ヶの基板の斜面間に熱電対パターンを形成した絶縁性シートを挟み込み接着剤固定することを特徴とする熱流計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁性シート上に形成した直列接続熱電対パターンの熱電対接点で高温物体と低温物体との温度差を測定し、熱流を導出する熱流計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
熱流計は、高温物体と低温物体間に設置され、熱流計内部に設けた熱電対で高温物体と低温物体との温度差を測定し、熱流を導出するものである。熱電対は直列接続され高温物体温度計測用接点と低温物体温度計測用接点を形成した熱電対パターンが絶縁性シート上の片面に作製される。高温物体温度計測用接点と低温物体温度計測用接点間に生じた温度差に熱電対起電力及び熱電対本数を乗じた電圧が熱流計出力となる。熱電対パターン終点には電気信号取りだし用パッドが設けられている。
【０００３】
従来の熱流計は、片面に同一高さの段差を有し片面を平面とする２ヶの基板を段差が噛み合う様に配列し、段差上に熱電対接点が位置する配置で熱電対パターンを設けた絶縁性シートを曲げて、基板間に挟み込み接着剤固定していた。この段差により高温物体からの距離が異なるので、高温物体温度計測用接点と低温物体温度計測用接点間に温度差が生じる。また、段差は、電気信号取りだし用パッドを覆わない寸法に設定されている。
【０００４】
絶縁性シートを曲げるという構造より、絶縁性シート厚は薄く設定され、例えば厚０．０５ミリメートルのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムが使用されている。また、熱電対は、メタルマスクを用いた蒸着等の成膜で作製され、例えば線幅０．１５ミリメートルの銅・コンスタンタンが用いられている。
図５は従来技術の熱流計構造示す斜視図であり、図６は、図５Ａ−Ａ‘方向断面図である。
【特許文献１】特願２００４−４５７５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、従来技術では、絶縁性シートを曲げるという構造より、絶縁性シート上に形成した熱電対パターンが断線しやすく、安定性に欠けている。
また、従来技術では、厚が薄いシートを用いること要のため、露光装置等ある程度の厚を持つ硬質基板を対象にしている半導体製造装置が使用できず、熱電対パターン集積度が低であり、即ち熱電対本数が少であった。さらに、厚が薄いシートでは、高温成膜時保持が困難であり、高温成膜要である高熱起電力材料が採用できない。よって、高温物体温度計測用接点と低温物体温度計測用接点間に生じた温度差に熱電対本数及び熱起電力を乗じた電圧である熱流計出力が低という欠点も有している。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
熱電対パターンを絶縁性シート上に形成し、同一角度の斜面を設けた２ヶの基板の斜面間に熱電対パターンを形成した絶縁性シートを挟み込み接着剤固定する。
【発明の効果】
【０００７】
高温物体温度計測用接点と低温物体温度計測用接点を有す熱電対パターンを絶縁性シート上に形成し、同一角度の斜面を設けた２ヶの基板の斜面間に熱電対パターンを形成した絶縁性シートを挟み込み接着剤固定すると、接着する面が全て平面で構成されているので、絶縁性シートに曲げが発生せず、熱電対パターン断線が無く、安定性が増す。
また、硬質絶縁性シートを用いると、硬質基板を対象にしている半導体製造装置が使用できるので、熱電対パターン集積度が高となり、同一寸法内に形成できる熱電対本数が多となり、さらに、高温成膜時保持容易となるので、高熱起電力材料が採用できる。よって、高温物体温度計測用接点と低温物体温度計測用接点間に生じた温度差に熱電対本数及び熱起電力を乗じた電圧である熱流計出力が増となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
高温物体温度計測用接点と低温物体温度計測用接点を有す熱電対パターンを絶縁性シート上に形成し、同一角度の斜面を設けた２ヶの基板の斜面間に熱電対パターンを形成した絶縁性シートを挟み込み接着剤固定すると、シートの曲げがないので熱電対パターン断線が生じない。斜面に熱電対パターンを形成した絶縁性シートを接着固定すると、高温物体からの距離が異なるので、高温物体温度計測用接点と低温物体温度計測用接点間に温度差が生じる。
絶縁性シートは硬質・軟質問わないが、硬質絶縁性シートを用いると、硬質基板を対象にしている半導体製造装置が使用できるので、熱電対パターン集積度が高となり、熱電対本数が多となる。さらに、高温成膜時保持容易となるので、高熱起電力材料が採用できる。よって、高温物体温度計測用接点と低温物体温度計測用接点間に生じた温度差に熱電対本数及び熱起電力を乗じた電圧である熱流計出力が高となる。
【実施例１】
【０００９】
斜面を設けた基板は、例えば厚２ミリメートルのアクリル・ＰＥＴ等の板をダイシングソー等の切削装置で切り出すことにより、容易に作製できる。斜面角度は４５度、３０度等熱流計外形サイズに合わせ設定される。基板形状としては、例えば断面を短辺２ミリメートルの直角二等辺三角形とする三角柱の他、断面台形等の角柱でもよい。また、作製方法においても、切削加工以外に金型等を用いる射出成型で作製することもできる。
【００１０】
高熱起電力熱電対材料の一例として、ビスマスアンチモン・ニクロムを用い、例えば厚０．３ミリメートルのソーダライムガラス等硬質絶縁性シート上にパターン形成する。これは、蒸着等の成膜工程、露光装置等を用いたフォトリソグラフ工程、エッチング工程という半導体製造と同様工程により例えば０．０１５ミリメートル幅の微細パターンが、容易に形成できる。高温物体温度計測用接点と低温物体温度計測用接点は接点長０．０２５ミリメートル等で作製され、熱電対パターン終点には電気信号取りだし用パッドが設けられている。これらの加工は、既にサーモパイルで量産実績を有す安定化された技術である。
【００１１】
線幅は従来技術０．１５ミリメートルの１／１０となり、同一寸法内に形成できる熱電対本数は１０倍となる。また、ビスマスアンチモン・ニクロムの熱起電力は１２０マイクロボルト／度であり、従来技術の熱電対材料銅・コンスタンタンの熱起電力４１マイクロボルト／度の２．９倍である。高温物体温度計測用接点と低温物体温度計測用接点間に生じた温度差に熱電対本数及び熱起電力を乗じた電圧である熱流計出力は従来技術の２９倍となる。高温物体温度計測用接点・低温物体温度計測用接点の接点内部温度差は、斜面角度４５度、接点長０．０２５ミリメートルとしたとき、接点内高温物体からの距離差は、０．０１７ミリメートルとなる。断面を短辺２ミリメートルの直角二等辺三角形とする三角柱の場合、これは１／１００以下となるので、接点内部温度差は無視される。
【００１２】
上記説明は、硬質絶縁シートの例であるが、例えば厚０．０５ミリメートルのＰＥＴ等軟質シートであっても、メタルマスクを用いた蒸着等成膜工程により、銅・コンスタンタン等熱電対パターンが作製される。
【００１３】
上述斜面を設けた基板２ヶの斜面間に、熱電対パターンを形成した絶縁性シートを挟み込みエポキシ等の接着剤で接着剤固定する。接着する面が全て平面で構成されているので、絶縁性シートに曲げが発生することはない。一方の基板は、電気信号取りだし用パッドを覆わない寸法に設定されている。
【００１４】
図１は、本発明の実施例である斜面を有す基板を断面直角二等辺三角形とする三角柱とした際の構造を示す斜視図であり、図２は図１Ａ−Ａ‘方向断面図である。図３は、本発明の他の実施例である斜面を有す基板を断面台形である四角柱とした際の構造を示す斜視図であり、図４は図３Ａ−Ａ‘方向断面図である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明実施例である斜面を有す基板を断面直角二等辺三角形とする三角柱とした際の構造を示す熱流計斜視図である。
【図２】本発明実施例である斜面を有す基板を断面直角二等辺三角形とする三角柱とした際の構造を示す熱流計断面図である。
【図３】本発明他の実施例である斜面を有す基板を断面台形である四角柱とした際の構造を示す熱流計斜視図である。
【図４】本発明他の実施例である斜面を有す基板を断面台形である四角柱とした際の構造を示す熱流計断面図である。
【図５】従来技術の熱流計の構造を示す熱流計斜視図である。
【図６】従来技術の熱流計の構造を示す熱流計断面図である。
【符号の説明】
【００１６】
１  基板
２  接着剤
３  絶縁性シート
４  高温物体温度計測用接点
５  低温物体温度計測用接点
６  熱電対パターン
７  パッド
８  段差を有す基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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