(57)【要約】【課題】差温センサを提供すること。【解決手段】基板と、熱電対の少なくとも１つの第１の接点と熱電対の少なくとも１つの第２の接点とを含む熱電層の組立体と、各第１の接点および各第２の接点にそれぞれ熱を伝えるように配置された少なくとも１つの第１の接続パッドおよび少なくとも１つの第２の接続パッドとを含むセンサであって、高熱源（Ｓｃ）および冷熱源（Ｓｆ）に接続されることを意図されている、基板（３）の支持部材（２）と、支持部材（２）を各第１の接続パッドおよび各第２の接続パッドにそれぞれ電気的に接続するように配置された第１の金属接続手段および第２の金属接続手段とを含み、支持部材（２）が、高熱源（Ｓｃ）から第１の金属接続手段に熱を伝達し且つ第２の金属接続手段から冷熱源（Ｓｆ）に熱を伝達するように配置された熱伝達手段を含む点で顕著であるセンサ（１）。【選択図】図７
2016118554.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板（３）と、
前記基板（３）上に配置された熱電層の組立体（Ｅ）であって、熱電対（１００、１０１）の少なくとも１つの第１の接点を前記組立体（Ｅ）の高熱側と呼ばれる片側に備え、前記熱電対（１００、１０１）の少なくとも１つの第２の接点を前記組立体（Ｅ）の冷熱側と呼ばれる反対側に備える組立体（Ｅ）と、
各第１の接点および各第２の接点にそれぞれ熱を伝達するように配置された少なくとも１つの第１の接続パッド（５０）および少なくとも１つの第２の接続パッド（５１）と
を備える、高熱源（Ｓｃ）と冷熱源（Ｓｆ）との間の差温センサ（１）であって、
前記基板（３）を支持するように配置され、前記高熱源（Ｓｃ）および前記冷熱源（Ｓｆ）に接続されることを意図されている断熱性の支持部材（２）と、
前記支持部材（２）を前記または各第１の接続パッド（５０）および前記または各第２の接続パッド（５１）にそれぞれ電気的に接続するように配置された第１の金属接続手段および第２の金属接続手段と
を備え、前記支持部材（２）が、前記高熱源（Ｓｃ）から前記第１の金属接続手段に熱を伝達し且つ前記第２の金属接続手段から前記冷熱源（Ｓｆ）に熱を伝達するように配置された熱伝達手段を備えることを特徴とする、センサ（１）。
【請求項２】
前記第１の接続手段および前記第２の接続手段が、前記または各第１の接続パッド（５０）および前記または各第２の接続パッド（５１）にそれぞれはんだ付けされて前記基板（３）と前記支持部材（２）とを組み立てるはんだバンプ（２０、２１）を備えることを特徴とする、請求項１に記載のセンサ（１）。
【請求項３】
前記第１の接続手段および第２の接続手段が、前記または各第１の接続パッド（５０）および前記または各第２の接続パッド（５１）にそれぞれ溶接されて前記基板（３）と前記支持部材（２）とを組み立てるボンディング・ワイヤ（２０、２１）を備えることを特徴とする、請求項１に記載のセンサ（１）。
【請求項４】
前記熱伝達手段が、前記高熱源（Ｓｃ）および前記冷熱源（Ｓｆ）にそれぞれ接続されることを意図されている第１の金属コネクタ・ピン（３０）および第２の金属コネクタ・ピン（３１）を少なくとも備えることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載のセンサ（１）。
【請求項５】
前記熱伝達手段が、
前記第１の接続手段を前記または各第１の金属コネクタ・ピン（３０）に接続する少なくとも１つの第１の金属トラック（４０）と、
前記第２の接続手段を前記または各第２の金属コネクタ・ピン（３１）に接続する少なくとも１つの第２の金属トラック（４１）と
を備えることを特徴とする、請求項４に記載のセンサ（１）。
【請求項６】
熱電層の前記組立体（Ｅ）を包囲する集積回路パッケージ（６）を備え、前記集積回路パッケージ（６）が前記支持部材（２）を備えることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載のセンサ（１）。
【請求項７】
前記集積回路パッケージ（６）を包囲する追加パッケージ（８）を備え、前記追加パッケージ（８）が、
好ましくは熱伝導材料で被覆され、前記高熱源（Ｓｃ）および前記冷熱源（Ｓｆ）にそれぞれ接続されることを意図されている第１の面（８ａ）および反対の第２の面（８ｂ）と、
好ましくは金属性であり、前記第１の面（８ａ）を各第１のコネクタ・ピン（３０）に接続する第１のビア（８０）と、
好ましくは金属性であり、前記第２の面（８ｂ）を各第２のコネクタ・ピン（３１）に接続する第２のビア（８１）と
を備えることを特徴とする、請求項４と組み合わせた請求項６に記載のセンサ（１）。
【請求項８】
前記追加パッケージ（８）が、前記集積回路パッケージ（６）を支持するように配置された支持部材（９）を備えることを特徴とする、請求項７に記載のセンサ（１）。
【請求項９】
前記集積回路パッケージ（６）が、少なくとも１つの電気コネクタ・ピン（３２）を備え、前記追加パッケージ（８）が、前記電気コネクタ・ピン（３２）から延長する少なくとも１つの電気トラック（９０）を備えることを特徴とする、請求項７または８に記載のセンサ（１）。
【請求項１０】
前記支持部材（２）に配置されて熱電層の前記組立体（Ｅ）を包含する、好ましくは重合体をベースとする材料で作成された包含層（５）を備えることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載のセンサ（１）。
【請求項１１】
熱電層の前記組立体（Ｅ）が自由面（ＳＬ）を有し、前記センサ（１）が、前記自由面（ＳＬ）に対向し、前記自由面（ＳＬ）から離間して延長し、前記組立体（Ｅ）を前記高熱側および前記冷熱側でそれぞれ継続する、第１の熱伝導要素（７ａ）および第２の熱伝導要素（７ｂ）を備えることを特徴とする、請求項１乃至１０のいずれかに記載のセンサ（１）。
【請求項１２】
前記基板（３）と熱電層の前記組立体（Ｅ）との間に挿入された誘電層を備えることを特徴とする、請求項１乃至１１のいずれかに記載のセンサ（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、差温センサ（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｅｎｓｏｒ）に関する。より詳細には、本発明は、ゼーベック効果熱電センサである。
【背景技術】
【０００２】
図１に示されているように、高熱源Ｓｃと冷熱源Ｓｆとの間の現況技術の公知の差温センサ１は、
−  好ましくはシリコンをベースとする材料で作成された基板（図示されず）と、
−  基板上に配置され、断熱材料１０２により分離された熱電層の組立体であって、熱電対１００、１０１の少なくとも１つの第１の接点１０を組立体の高熱側と呼ばれる片側に備え、熱電対１００、１０１の少なくとも１つの第２の接点１１を組立体の冷熱側と呼ばれる反対側に備える組立体と、
−  各第１の接点１０および各第２の接点１１にそれぞれ熱を伝えるように配置された少なくとも１つの第１の接続パッドおよび少なくとも１つの第２の接続パッド（図示されず）と
を備える。
【０００３】
「高熱」および「冷熱」という用語は、相対的な意味で理解されるものであり、すなわち、「高熱」源の温度は、「冷熱」源の温度よりも高い。
【０００４】
接続パッドは、高熱源Ｓｃおよび冷熱源Ｓｆに熱的に接続されることが意図されている。
【０００５】
熱電層の組立体は、Ｎ個の熱電対１００、１０１、すなわち、第１の熱電材料１００に基づくＮ個の層と、第２の熱電材料１０１で作成されたＮ個の層とを備える。各第１の接点１０と、各第２の接点１１とは、導電性材料で形成される。
【０００６】
センサ１により生成される出力電圧Ｖは、以下の式
Ｖ＝Ｎ×（Ｓ２−Ｓ１）×（Ｔｃ−Ｔｆ）
により提供されるが、ここで、
−  Ｎは、熱電対１００、１０１の数であり、
−  Ｓ１およびＳ２は、それぞれ第１の熱電材料１００および第２の熱電材料１０１のゼーベック係数であり、
−  （Ｔｃ−Ｔｆ）は、組立体の高熱側と冷熱側との間に適用される温度勾配である。
【０００７】
そのような現況技術のセンサ１は、チップを形成し、薄層技術の範疇に入り、よって巨視的なゼーベック効果熱電センサとは異なる。
【０００８】
「チップ」とは、好ましくはシリコンで作成され、基本構成要素を備えるウェーハを意味する。
【０００９】
したがってそのような現況技術のセンサ１は、小型化が望まれる多様な用途で使用される。非限定的な例として、超小型電子技術、携帯電話、スマート・ホーム、スマート・ビルディング、スマート・グリッド、ある種の工業プロセスを挙げることができる。
【００１０】
現在、電子機能を実現するために、そのようなセンサ１を回路内の他の基本構成要素に統合する作業は、回路製造の技術プロセス中に実行される。この解決策は、隣接する基本構成要素の影響を考慮する必要がある方法ステップの実行に複雑さと複数の制約とをもたらすため、満足のいくものではない。
【００１１】
さらに、そのようなセンサ１を集積回路パッケージ等のパッケージに直接統合すると、膨大な熱損失を生じさせ、それが組立体の高熱側と冷熱側との間に適用される温度勾配に影響を与え、よってセンサ１の適切な動作を妨げる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】ＷＯ２００７０３４０４８
【特許文献２】ＦＲ２９５５７０８
【特許文献３】ＷＯ８４０２０３７
【特許文献４】ＦＲ２５９８８０３
【特許文献５】ＷＯ２０１１０１２５８６
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、上述された欠点のすべてまたは一部を克服することを目指しており、この目的のために、
−  基板と、
−  基板上に配置された熱電層の組立体であって、熱電対の少なくとも１つの第１の接点を組立体の高熱側と呼ばれる片側に備え、熱電対の少なくとも１つの第２の接点を組立体の冷熱側と呼ばれる反対側に備える組立体と、
−  各第１の接点および各第２の接点にそれぞれ熱を伝達するように配置された少なくとも１つの第１の接続パッドおよび少なくとも１つの第２の接続パッドと
を備える、高熱源と冷熱源との間の差温センサであって、
−  基板を支持するように配置され、高熱源および冷熱源に接続されることを意図されている断熱性の支持部材と、
−  支持部材を前記または各第１の接続パッドおよび前記または各第２の接続パッドにそれぞれ電気的に接続するように配置された第１の金属接続手段および第２の金属接続手段と
を備え、支持部材が、高熱源から第１の金属接続手段に熱を伝達し且つ第２の金属接続手段から冷熱源に熱を伝達するように配置された熱伝達手段を備える点で顕著である、センサに関する。
【００１４】
高熱源および冷熱源への支持部材の接続は、直接的、すなわち支持部材がそれらの熱源と直接接触するかたちでもよい。この接続は、間接的、すなわち支持部材が熱経路を介してそれらの熱源に熱的に接続されるかたちでもよい。
【００１５】
よって、本発明に係るそのようなセンサは、第１の金属接続手段および第２の金属接続手段により、支持部材に統合される。第１の接続手段および第２の接続手段の金属的な性質は、
−  接続パッドへの支持部材の電気的な接続と、
−  支持部材と接続パッドとの間の良好な熱伝導と
の両方を提供することを可能にする。
【００１６】
「断熱性」とは、支持部材が、約１５０Ｗ／ｍ／Ｋの値よりも小さい熱伝導率を有することを意味する。
【００１７】
「熱伝導性」とは、実体（エンティティ）が約１５０Ｗ／ｍ／Ｋの値よりも大きい熱伝導率を有することを意味する。
【００１８】
支持部材は、第１の金属接続手段と第２の金属接続手段との間で支持部材を介して熱橋（ｔｈｅｒｍａｌ  ｂｒｉｄｇｅ）が形成されるのを回避するために、断熱している。よって、高熱源と冷熱源との間の温度勾配は、第１の金属接続手段と第２の金属接続手段との間で伝えられる可能性があり、したがって熱電層の組立体の高熱側と冷熱側との間で第１の接続パッドおよび第２の接続パッドを介して伝えられ得る。
【００１９】
さらに、統合に起因する熱損失は、支持部材の熱伝達手段と、第１の金属接続手段および第２の金属接続手段とにより、大幅に軽減される。
【００２０】
実施形態によると、第１の接続手段および第２の接続手段は、前記または各第１の接続パッドおよび前記または各第２の接続パッドにそれぞれはんだ付けされて基板と支持部材とを組み立てるはんだバンプを備える。
【００２１】
よって、そのような金属性のはんだバンプは、優れた熱伝導特性を有する。
【００２２】
代替の実行によると、第１の金属接続手段および第２の金属接続手段は、前記または各第１の接続パッドおよび前記または各第２の接続パッドにそれぞれ溶接されて基板と支持部材とを組み立てるボンディング・ワイヤを備える。
【００２３】
実施形態によると、熱伝達手段は、高熱源および冷熱源にそれぞれ接続されることを意図されている少なくとも１つの第１の金属コネクタ・ピンおよび少なくとも１つの第２の金属コネクタ・ピンを備える。
【００２４】
よって、そのような金属コネクタ・ピンは、
−  電子基板等への支持部材の電気的な接続と、
−  高熱源および冷熱源と支持部材との間の良好な熱伝導と
の両方を提供することを可能にする。
【００２５】
実施形態によると、熱伝達手段は、
−  第１の接続手段を前記または各第１の金属コネクタ・ピンに接続する少なくとも１つの第１の金属トラックと、
−  第２の接続手段を前記または各第２の金属コネクタ・ピンに接続する少なくとも１つの第２の金属トラックと
を備える。
【００２６】
よって、そのような金属トラックは、支持部材の内部に、
−  組立材の高熱側と冷熱側との間の熱橋を回避し、
−  電気的な接続を提供し、
−  金属コネクタ・ピンと対応する接続手段との間の良好な熱伝導を提供し、
−  トラックの良好な機械的動作を維持する
ためのパターンを有する。
【００２７】
実施形態によると、センサは、熱電層の組立体を包囲する集積回路パッケージを備え、その集積回路パッケージが支持部材を含む。
【００２８】
よって、本発明に係るそのようなセンサは、集積回路パッケージに直接統合される。さらに、集積回路パッケージは、高熱源および冷熱源に接続され得る金属性コネクタ・ピンを慣例的に備える。さらに、集積回路パッケージは、熱電層の組立体を包含することを可能にする。
【００２９】
実施形態では、センサは、集積回路パッケージを包囲する追加パッケージを備え、その追加パッケージが、
−  好ましくは熱伝導材料で被覆され、高熱源および冷熱源にそれぞれ接続されることを意図されている第１の面および反対の第２の面と、
−  好ましくは金属性であり、第１の面を各第１のコネクタ・ピンに接続する第１のビアと、
−  好ましくは金属性であり、第２の面を各第２のコネクタ・ピンに接続する第２のビアと
を備える。
【００３０】
基板に対して直角な流れの温度を測定することができる非統合型の平面センサが、現況技術において公知であり、詳細には、文献ＷＯ２００７０３４０４８、ＦＲ２９５５７０８、ＷＯ８４０２０３７、およびＦＲ２５９８８０３より公知である。よって、本発明に係るそのような追加パッケージは、高熱源および冷熱源が集積回路パッケージのいずれかの側に基板に対して直角な平面で配置されているときに、統合型のセンサチップを維持しながら、温度を測定することを可能にする。追加パッケージの厚さと第１の面および第２の面とが、高熱源および冷熱源を分離する距離に適応される一方、集積回路パッケージの寸法は固定され得る。これらの面は熱伝導性を有するようになされ、ビアが高熱源および冷熱源と集積回路パッケージとの間で熱を伝達する。
【００３１】
追加パッケージは、集積回路パッケージを支持するように配置された支持部材を備えると有利である。
【００３２】
よって、追加パッケージの支持部材は、センサの機械的動作を向上させることを可能にする。
【００３３】
集積回路パッケージが、少なくとも１つの電気コネクタ・ピンを備え、追加パッケージが、電気コネクタ・ピンから延長する少なくとも１つの電気トラックを備えると有利である。
【００３４】
よって、そのような電気トラックは、追加パッケージの電気出力を画定することを可能にする。
【００３５】
代替の実行によると、センサは、支持部材に配置されて熱電層の組立体を包含する、好ましくは重合体をベースとする材料で作成された包含層を備える。
【００３６】
熱電層の組立体が自由面を有し、センサが、自由面に対向し、自由面から離間して延長し、組立体を高熱側および冷熱側でそれぞれ継続する、第１の熱伝導要素および第２の熱伝導要素を備えると有利である。
【００３７】
よって、そのような熱伝導性要素は、熱電層の組立体の高熱側と冷熱側との間の熱伝達を均質化することを可能にする。
【００３８】
センサは、基板と熱電層の組立体との間に挿入された誘電層を備えると有利である。
【００３９】
よって、そのような誘電層は、基板を電気的および熱的に絶縁することを可能にする。
【００４０】
実施形態によると、基板は、シリコンをベースとする材料で作成される。
【００４１】
代替の実行によると、基板は、ガラスや石英などの断熱材料で作成される。
【００４２】
上記およびその他の特徴および利点が、本発明に係るセンサの多様な実施形態についての、添付の図面を用いた以下の非限定的な説明で詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】（既に説明された）現況技術のセンサの概略上面図である。
【図２】本発明の多様な実施形態に係るセンサの概略側面図である。
【図３】本発明の多様な実施形態に係るセンサの概略側面図である。
【図４】本発明の多様な実施形態に係るセンサの概略側面図である。
【図５】本発明の多様な実施形態に係るセンサの概略側面図である。
【図６】本発明の多様な実施形態に係るセンサの概略側面図である。
【図７】本発明の多様な実施形態に係るセンサの概略側面図である。
【図８】本発明の実施形態に係るセンサの概略上面図である。
【図９】図８に示された実施形態の部分概略側面図である。
【図１０】高熱源および冷熱源への２種類の接続を示す、本発明に係るセンサの概略上面図である。
【図１１】高熱源および冷熱源への２種類の接続を示す、本発明に係るセンサの概略上面図である。
【図１２】本発明の実施形態に係るセンサの概略側面図である。
【図１３】本発明に係るセンサを統合することが可能な集積回路パッケージの概略斜視図である。
【図１４】図１３に示されたパッケージが裏返された状態を示す概略斜視図である。
【図１５】本発明の実施形態に係るセンサの概略図である。
【図１６】本発明の実施形態に係るセンサの概略側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
説明を簡単にするため、多様な実施形態について、同一の符号が同一の要素または同じ機能を実行する要素に対して使用される。
【００４５】
図２乃至図１２は、高熱源Ｓｃと冷熱源Ｓｆとの間の差温センサ１であって、
−  基板３（図９に示される）と、
−  基板３に配置された熱電層１００、１０１の組立体Ｅであって（組立体Ｅおよび基板３は、図２乃至図７で長方形により概略的に示されている）、熱電対１００、１０１の少なくとも１つの第１の接点を組立体Ｅの高熱側と呼ばれる片側に備え、熱電対１００、１０１の少なくとも１つの第２の接点を組立体Ｅの冷熱側と呼ばれる反対側に備え、熱電層１００、１０１が断熱材料１０２により分離されている組立体Ｅと、
−  各第１の接点および各第２の接点にそれぞれ熱を伝達するように配置された少なくとも１つの第１の接続パッド５０および少なくとも１つの第２の接続パッド５１と
を備える、センサ１を示している。
【００４６】
「高熱」および「冷熱」という用語は、相対的な意味で理解されるものであり、すなわち、「高熱」源の温度は、「冷熱」源の温度よりも高い。
【００４７】
そのようなセンサ１は、チップ、すなわち、好ましくはシリコンをベースとする材料で作成され、基本構成要素を備える基板形状のウェーハを形成する。
【００４８】
以後、基板３と、熱電層の組立体Ｅと、接続パッド５０、５１とにより形成される構造は、「センサチップ」と呼ばれる。
【００４９】
基板３は、平坦であると有利である。基板３は、基板３への熱伝達を制限するために、１００から２００μｍまでの範囲の厚さを有すると有利である。さらに、基板３の厚さにわたり延長する方向は、「第１の方向」と呼ばれる。
【００５０】
熱電層の組立体は、Ｎ個の熱電対１００、１０１、すなわち、第１の熱電材料１００に基づくＮ個の層と、第２の熱電材料１０１に基づくＮ個の層とを備える。第１の熱電材料１００は、第１の導電型に応じて電気的にドープされていると有利である。第２の熱電材料１０１は、第２の導電型に応じてドープされていると有利である。各第１の接点１０と、各第２の接点１１とは、導電性材料で形成される。Ｎ個の熱電対１００、１０１と、断熱材料１０２とは、第１の方向に垂直な方向に沿って並置される。
【００５１】
センサ１は、基板を支持するように配置された支持部材２を備える。支持部材２は、高熱源Ｓｃおよび冷熱源Ｓｆに直接または間接に接続されるように意図されている。支持部材２は、断熱材料で作成される。
【００５２】
センサ１は、支持部材２を前記または各第１の接続パッド５０および前記または各第２の接続パッド５１にそれぞれ電気的に接続するように配置された第１の金属接続手段および第２の金属接続手段を備える。
【００５３】
支持部材２は、高熱源Ｓｃから第１の金属接続手段に熱を伝達し且つ第２の金属接続手段から冷熱源Ｓｆに熱を伝達するように配置された熱伝達手段を備える。
【００５４】
実施形態では、第１の金属接続手段は、各第１の接続パッド５０にはんだ付けされたはんだバンプ２０を備える。第２の金属接続手段は、各第２の接続パッド５１にはんだ付けされたはんだバンプ２１を備える。はんだバンプ２０、２１は、基板３と支持部材２とを組み立てることをさらに可能にする。この目的のために、センサ１は、接続パッド５０、５１に電気的に接続されないが基板３を支持部材２と組み立てることに貢献して機械的動作を向上させる、追加のはんだバンプ２２（図６に示される）を備え得る。はんだバンプ２０、２１、２２は、Ａｕ、ＳｎＡｇＡｕ、ＳｎＡｇＣｕを備える群より選択される材料に基づくことが好ましい。はんだバンプ２０、２１、２２は、約８０μｍの厚さに対して、約８０μｍの直径を有すると有利である。そのような寸法は、小型化と、センサ１の機能のための十分な熱伝達表面積とを関連付けることを可能にする。もちろん、はんだバンプ２０、２１、２２の直径および厚さは、たとえば数十から数百マイクロメートルまで、変化し得る。
【００５５】
図１２に示された例示的実施形態によると、第１の接続手段および第２の接続手段は、前記または各第１の接続パッド５０および前記または各第２の接続パッド５１にそれぞれ溶接されて基板３と支持部材２とを組み立てるボンディング・ワイヤ２０、２１を備える。
【００５６】
実施形態において、熱伝達手段は、
−  高熱源Ｓｃに接続された第１の金属コネクタ・ピン３０と、
−  冷熱源Ｓｆに接続された第２の金属コネクタ・ピン３１と
を備える。
【００５７】
高熱源Ｓｃおよび冷熱源Ｓｆは、支持部材２の上に配置されてもよい（図３および図５）。高熱源Ｓｃおよび冷熱源Ｓｆは、支持部材２の下に配置されてもよい（図２および図４）。
【００５８】
実施形態では、熱伝達手段は、
−  はんだバンプ２０を第１のコネクタ・ピン３０に接続する第１の金属トラック４０と、
−  はんだバンプ２１を第２のコネクタ・ピン３１に接続する第２の金属トラック４１と
をさらに備える。
【００５９】
矢印は、センサ１内での熱伝達の方向を示す。金属トラック４０、４１は、高熱源Ｓｃおよび冷熱源Ｓｆが支持部材２の上に配置されるときは、支持部材２の表面に形成され得る（図３および図５）。金属トラック４０、４１は、高熱源Ｓｃおよび冷熱源Ｓｆが支持部材２の下に配置されるときは、支持部材２を通って形成され得る（図２および図４）。そのような金属トラック４０、４１は、支持部材２の内部に、
−  組立材Ｅの高熱側と冷熱側との間の熱橋を回避し、
−  電気的な接続を提供し、
−  コネクタ・ピン３０、３１とはんだバンプ２０、２１との間の良好な熱接続を提供し、
−  トラックの良好な機械的動作を維持する
ためのパターンを有する。
【００６０】
これを実現するため、非限定的な例として、そのような金属トラック４０、４１は、支持部材２の約１００ｎｍの厚さに対して、約数十ｎｍの厚さを有し得る。
【００６１】
図２乃至図５に示された実施形態では、支持部材２は、センサチップを伝達するようになされた伝達基板であり得る。図４および図５に示されているように、センサチップは、支持部材２に配置されて組立体Ｅを包含する包含層５により包含され得る。包含層５は、断熱材料をベースとする。包含層５は、重合体をベースとする材料で作成されるのが好ましい。
【００６２】
特に図６および図７で示される実施形態では、支持部材２は、集積回路パッケージ６に属する。第１のコネクタ・ピン３０および第２のコネクタ・ピン３１は、パッケージ６を具備する。非限定的な例として、パッケージ６は、ＳＭＤ（表面実装型装置）型であり得る。パッケージ６は、断熱材料で作成されるのが好ましい。パッケージ６は、０．１から数ｍｍまでの範囲の厚さを有することが好ましい。パッケージ６は、パッケージ６とセンサチップとの間の熱伝達に悪影響を与えるのを避けるために、慣習的にヒート・シンクとして使用されている中央金属面を有さないことが好ましい。
【００６３】
図１４に示されているように、パッケージ６は、
−  高熱源Ｓｃに接続されるように意図され、第１の金属トラック４０に接続される、第１の金属コネクタ・ピン３０の列と、
−  冷熱源Ｓｆに接続されるように意図され、第２の金属トラック４１に接続される、第２の金属コネクタ・ピン３１の列と
を備える。
【００６４】
コネクタ・ピン３０、３１の列は、バーを形成するように連続していてもよい。
【００６５】
接続は、直接的、すなわちコネクタ・ピン３０、３１が高熱源Ｓｃおよび冷熱源Ｓｆとそれぞれ直接接触するかたちでもよい。接続は、間接的、すなわちコネクタ・ピン３０、３１が熱経路ＣＴを介してそれらの熱源に接続されるかたちでもよい。
【００６６】
第１のコネクタ・ピン３０は、高熱源Ｓｃから第１の金属トラック４０に熱を伝達するように配置された熱伝達手段を形成する。第２のコネクタ・ピン３１は、第２の金属トラック４１から冷熱源Ｓｆに熱を伝達するように配置された熱伝達手段を形成する。
【００６７】
パッケージ６は、熱伝達手段としては使用されない追加の金属コネクタ・ピン３２の列を備える。追加の金属コネクタ・ピン３２は、単純な電気コネクタとして使用される。センサチップは、各第１の接点および各第２の接点に電気的に接続される電気接続パッドを備えていてもよい。コネクタ・ピン３２は、それらの電気接続パッドに電気的に接続されていてもよい。熱伝達手段として使用されるコネクタ・ピン３０、３１および電気コネクタとして使用されるコネクタ・ピン３２に異なるレイアウトを選択することは、当業者の技能の範囲に含まれる。詳細には、想定される用途や、高熱源Ｓｃ、冷熱源Ｓｆ、およびセンサチップの統合のためのコネクタ要素の配置に応じて、異なるレイアウトが選択される。また、少なくとも１つの金属コネクタ・ピンを、電気コネクタおよび熱伝達手段の両方として使用することも可能である。
【００６８】
パッケージ６に属する基板３および支持部材２は、金属接続手段がはんだバンプ２０、２１、２２を備える場合、当業者により知られているフリップチップ法により組み立てられると有利である。
【００６９】
パッケージ６に属する基板３および支持部材２は、金属接続手段が溶接ボンディング・ワイヤ２０、２１を備える場合（図１２）、当業者により知られているワイヤ・ボンディング法により組み立てられると有利である。
【００７０】
図１２に示されているように、パッケージ６は、ＩＭＳ（絶縁金属基板）型等の電子基板７０に接続され得る。高熱源Ｓｃおよび冷熱源Ｓｆは、電子基板７０の背後に配置され、溶接ボンディング・ワイヤ２０、２１に熱的に接続される。
【００７１】
図１５および図１６に示されている実施形態において、センサ１は、集積回路パッケージ６を包囲する追加パッケージ８を備え、この追加パッケージ８は、
−  好ましくは熱伝導材料で被覆され、高熱源Ｓｃおよび冷熱源Ｓｆにそれぞれ接続されることを意図されている第１の面８ａおよび反対の第２の面８ｂと、
−  好ましくは金属性であり、第１の面８ａを各第１のコネクタ・ピン３０に接続する第１のビア８０と、
−  好ましくは金属性であり、第２の面８ｂを各第２のコネクタ・ピン３１に接続する第２のビア８１と
を備える。
【００７２】
追加パッケージ８は、断熱材料で作成されるのが好ましい。面８ａ、８ｂは、好ましくは熱伝導材料をベースとする被覆により、熱伝導性を有するようになされる。被覆の熱伝導材料は、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ等の金属、銀をベースとする合金、または陽極酸化Ａｌ、ＳｉＣ、ＡｌＮを備える群より選択される材料であり得る。被覆の熱伝導材料は、化学蒸着（ＣＶＤ）や物理蒸着（ＰＶＤ）などの多様な手法に応じて、追加パッケージ８に沈着されてもよい。被覆の熱伝導材料は、追加パッケージ８に直接溶接またははんだ付けされてもよい。
【００７３】
ビア８０、８１は、多様な形状を有し得る。ビア８０、８１は、ワンピースであっても、複数のウェルで形成されていてもよい。ビア８０、８１は、コネクタ・ピン３０、３１に直接接続されていても、金属トラックを介して間接的に接続されていてもよい。
【００７４】
追加パッケージ８は、集積回路パッケージ６を支持するように配置された支持部材９を追加パッケージ８内に備えていると有利である。集積回路パッケージ６は、追加パッケージ８の支持部材９に、接着、はんだ付け、または溶接により固定されていると有利である。追加パッケージ８の支持部材９は、第２のビア８１を受け入れるために支持部材９に形成されたポートを備える。追加パッケージ８は、第１のビア８０と第２のビア８１との間で追加パッケージ８の支持部材９を介して熱橋が形成されるのを回避するために、断熱材料で作成されていると有利である。よって、高熱源Ｓｃと冷熱源Ｓｆとの間の温度勾配は、各第１のコネクタ・ピン３０と各第２のコネクタ・ピン３１との間で伝えられ得り、したがって熱電層の組立体Ｅの高熱側と冷熱側との間で伝えられ得る。追加パッケージ８により画定される包囲は、熱伝達をビア８０、８１に集中させるために、真空下で設けられると有利であり得る。
【００７５】
第１のビア８０は冷熱源Ｓｆに近接し得るため、第１のビア８０と、追加パッケージ８の支持部材９とを、適切に幾何学的に構成することが必要である。これを実現するため、以下の式
【数１】
2016118554.tif 000003
が立証される必要があり、ここで、
−  ｅｓｕｐｐは、追加パッケージ８の支持部材９の厚さであり、
−  ｅｖｉａは、第１のビア８０の厚さであり、
−  λｓｕｐｐは、追加パッケージ８の支持部材９の熱伝導率であり、
−  λｖｉａは、第１のビア８０の熱伝導率であり、
−  Ｓｓｕｐｐは、追加パッケージ８の支持部材９の側部熱伝導表面積であり、
−  Ｓｖｉａは、第１のビア８０の側部熱伝導表面積である。
【００７６】
「側部」とは、第１の方向、すなわち基板３の厚さにわたり延長する方向、に対して平行な方向を意味する。
【００７７】
非限定的な例として、以下の表は、第１のビア８０と追加パッケージ８の支持部材９とを適切に幾何学的に構成することを可能にするパラメータをまとめたものである。
【００７８】
【表１】
2016118554.tif 000004
【００７９】
集積回路パッケージ６は、熱伝達手段として使用されない少なくとも１つの電気コネクタ・ピン３２を備えると有利である。追加パッケージ８は、電気コネクタ・ピン３２から延長する少なくとも１つの電気トラック９０を備えると有利である。詳細には想定される用途と高熱源Ｓｃおよび冷熱源Ｓｆの配置とに応じて、電気コネクタ・ピン３２に異なるレイアウトを選択することは、当業者の技能の範囲に含まれる。よって、電気コネクタ・ピン３２のレイアウトに応じて電気トラック９０に異なるレイアウトを選択して、追加パッケージ８の電気出力の異なる位置を画定することは、当業者の技能の範囲に含まれる。前記または各電気トラック９０は、追加パッケージ８の支持部材９に形成されると有利である。
【００８０】
図８および図９に示される実施形態では、熱電層の組立体Ｅが自由面ＳＬを有し、差温センサが、自由面ＳＬに対向し、自由面ＳＬから離間して延長し、組立体Ｅを高熱側および冷熱側でそれぞれ継続する、第１の熱伝導要素７ａおよび第２の熱伝導要素７ｂを備える。言い換えると、第１の熱伝導要素７ａおよび第２の熱伝導要素７ｂは、自由面ＳＬの側域の上に、直接接触せずに位置する。第１の熱伝導要素７ａおよび第２の熱伝導要素７ｂは、文献ＷＯ２０１１０１２５８６で記載されているように、任意の熱伝導材料で作成され得る。第１の熱伝導要素７ａおよび第２の熱伝導要素７ｂは、金属性であると有利である。第１の熱伝導要素７ａおよび第２の熱伝導要素７ｂは、金属帯板の形式で作成されると有利である。
【００８１】
実施形態では、センサ１は、基板３と熱電層の組立体Ｅとの間に挿入された誘電層を備える。基板３がシリコンをベースとする材料で作成されている場合、誘電層は、ＳｉＯ２またはＳｉ３Ｎ４であると有利である。誘電層は、数ｎｍから数百μｍまでの範囲の厚さを有する。
【符号の説明】
【００８２】
１  差温センサ
２  支持部材
３  基板
６  集積回路パッケージ
７ａ  第１の熱伝導要素
７ｂ  第２の熱伝導要素
８  追加パッケージ
８ａ  第１の面
８ｂ  第２の面
９  支持部材
１０  第１の接点
１１  第２の接点
２０、２１  はんだバンプ、ボンディング・ワイヤ
２２  追加のはんだバンプ
３０  第１の金属コネクタ・ピン
３１  第２の金属コネクタ・ピン
３２  電気コネクタ・ピン、追加の金属コネクタ・ピン
４０  第１の金属トラック
４１  第２の金属トラック
５０  第１の接続パッド
５１  第２の接続パッド
８０  第１のビア
８１  第２のビア
９０  電気トラック
１００  第１の熱電材料、熱電対、熱電層
１０１  第２の熱電材料、熱電対、熱電層
１０２  断熱材料
Ｅ  熱電層の組立体
Ｓｃ  高熱源
Ｓｆ  冷熱源
ＳＬ  自由面
【図１】
2016118554.tif 000005
【図２】
2016118554.tif 000006
【図３】
2016118554.tif 000007
【図４】
2016118554.tif 000008
【図５】
2016118554.tif 000009
【図６】
2016118554.tif 000010
【図７】
2016118554.tif 000011
【図８】
2016118554.tif 000012
【図９】
2016118554.tif 000013
【図１０】
2016118554.tif 000014
【図１１】
2016118554.tif 000015
【図１２】
2016118554.tif 000016
【図１３】
2016118554.tif 000017
【図１４】
2016118554.tif 000018
【図１５】
2016118554.tif 000019
【図１６】
2016118554.tif 000020
【外国語明細書】
2016118554000001.pdf