JPS5941131B2 - 熱流センサの製造方法 - Google Patents
熱流センサの製造方法Info
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- JPS5941131B2 JPS5941131B2 JP55072542A JP7254280A JPS5941131B2 JP S5941131 B2 JPS5941131 B2 JP S5941131B2 JP 55072542 A JP55072542 A JP 55072542A JP 7254280 A JP7254280 A JP 7254280A JP S5941131 B2 JPS5941131 B2 JP S5941131B2
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- Japan
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- heat flow
- flow sensor
- metal plate
- thermopile
- manufacturing
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
- H10N10/01—Manufacture or treatment
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は熱流センサの製造方法に関する。
周知のように熱流センサは、固体表面から大気中へ放散
する熱流密度や、固体内を拡散する熱流密度を測定する
ものである。この熱流センサの構成としては、例えば熱
抵抗基板にサーモパイル等の測温素子を取付けて構成さ
れ、前記測温素子により前記熱抵抗基板の表裏面間の温
度差を検出し、この検出結果をもつて熱流密度を測定す
るように構成されている。ところで、従来このような熱
流センサの製造方法としては、マイカ、シリコンゴム等
からなる熱抵抗基板に複数個の孔を形成し、これら孔に
それぞれ帯状熱電対リボンを挿通し、これら帯状熱電対
リボンの各端部を熱抵抗基板の表裏面に沿つて折り曲げ
、更にこれら各端部をスポット溶接してサーモパイルを
形成するようにした方法が一般的である。しかしながら
この熱流センサの製造方法においては、熱抵抗基板の孔
あけ作業、帯状熱電対リボンの折り曲げ作業およびスポ
ット溶接作業等が手作業となるため、センサの小型化に
限界があると共にセンサの特性にバラツキが生じる欠点
があり、しかも生産性が低くセンサが高価となる欠点が
あつた。この発明は上記の事情に鑑み、製品形状の小型
化、製品品質の均一化、並びにコストダウンを図り得る
ようにした熱流センサの製造方法を提供するもので、サ
ーモパイルを用いた熱流センサの製造方法において、２
種類の金属板を一つの平面に沿つて交互に接合した金属
板体を作り、この金属板体の前記各金属板の接合部分を
厚み方向へ向けて所定深さ蝕刻してサーモパイルを作る
ようにしたことを特徴とするものである。
する熱流密度や、固体内を拡散する熱流密度を測定する
ものである。この熱流センサの構成としては、例えば熱
抵抗基板にサーモパイル等の測温素子を取付けて構成さ
れ、前記測温素子により前記熱抵抗基板の表裏面間の温
度差を検出し、この検出結果をもつて熱流密度を測定す
るように構成されている。ところで、従来このような熱
流センサの製造方法としては、マイカ、シリコンゴム等
からなる熱抵抗基板に複数個の孔を形成し、これら孔に
それぞれ帯状熱電対リボンを挿通し、これら帯状熱電対
リボンの各端部を熱抵抗基板の表裏面に沿つて折り曲げ
、更にこれら各端部をスポット溶接してサーモパイルを
形成するようにした方法が一般的である。しかしながら
この熱流センサの製造方法においては、熱抵抗基板の孔
あけ作業、帯状熱電対リボンの折り曲げ作業およびスポ
ット溶接作業等が手作業となるため、センサの小型化に
限界があると共にセンサの特性にバラツキが生じる欠点
があり、しかも生産性が低くセンサが高価となる欠点が
あつた。この発明は上記の事情に鑑み、製品形状の小型
化、製品品質の均一化、並びにコストダウンを図り得る
ようにした熱流センサの製造方法を提供するもので、サ
ーモパイルを用いた熱流センサの製造方法において、２
種類の金属板を一つの平面に沿つて交互に接合した金属
板体を作り、この金属板体の前記各金属板の接合部分を
厚み方向へ向けて所定深さ蝕刻してサーモパイルを作る
ようにしたことを特徴とするものである。
以下、この発明を図面を参照して説明する。
第１図、第２図はこの発明により製造する熱流センサの
原理的構成を示す図である。この発明により製造する熱
流センサは、図に示すように金属板１、１・・・・・・
と２、２・・・・・・とが交互に接合され、これら金属
板の接合部に凹部３、３・・・・・・、４、４・・・・
・・が形成されたものである。この熱流センサを製造す
るには、まず金属板１、１・・・・・・、２、２・・・
・・・を一つの平面に沿つて接合した金属板体を作る。
この際金属板１、２の組合わせは、銅−コンスタンタン
、クロメルーアルメル、クロメルーコンスタンタン等で
ある。次いで前記金属板体の表面および裏面の各金属板
１、１・・・・・・、２、２・・・・・・の接合部分に
、この金属板体の厚み方向に向けて所定の深さを有する
凹部３，３・・・・・・ ４，４・・・・・・を形成す
る。この場合凹部３，３・・・・・・、４，４・・・・
・・は、３，３・・・・・・または４，４・・・・・・
のいずれか一方だけでもよい。上記の製造工程において
金属板１，２の接合は拡散圧接法、電子ビーム溶接法、
レーザービーム溶接法、マイクロプラズマ溶接法等によ
つて行う。また凹部３，３・・・・・・、４，４・・・
・・・はフオトエツチング法により金属板体の表面また
は裏面を蝕刻して形成する。このようにして作られた熱
流センサは、凹部３，３・・・・・・、４，４・・・・
・・内の空間部分が熱抵抗体となり、金属板１，１・・
・・・・、２，２・・・・・・を接合してなる金属板体
５が図に示すＡ，ｂ点間の温度差△Ｔ＝１Ｔ１−Ｔ２ｌ
を検出するサーモパイルを構成する。したがつてこの熱
流センサは、これを例えば固体の表面に添装してＡ，ｂ
点間の温度差を検出することにより同固体表面の熱流密
度を測定することができる。この場合上記の熱流センサ
の感度特性は次の近似式で与えられる。５ｉ 但し、ｑ：熱流密度、λ：熱抵抗体の熱伝導率、ｄ：サ
ーモパイルの厚み、ｎ：サーモパイルの対数、η：サー
モパイルの各対の熱電能、ＶＦ：温度差起電力なお、上
記の熱流センサにおいて熱抵抗体を構成する凹部３，３
・・・・・・、４，４・・・・・・内は、空気層のまま
としてもよいし、シリコン樹脂、発泡アルミナペースト
等をスクリーン印刷技術で充填してもよい。
原理的構成を示す図である。この発明により製造する熱
流センサは、図に示すように金属板１、１・・・・・・
と２、２・・・・・・とが交互に接合され、これら金属
板の接合部に凹部３、３・・・・・・、４、４・・・・
・・が形成されたものである。この熱流センサを製造す
るには、まず金属板１、１・・・・・・、２、２・・・
・・・を一つの平面に沿つて接合した金属板体を作る。
この際金属板１、２の組合わせは、銅−コンスタンタン
、クロメルーアルメル、クロメルーコンスタンタン等で
ある。次いで前記金属板体の表面および裏面の各金属板
１、１・・・・・・、２、２・・・・・・の接合部分に
、この金属板体の厚み方向に向けて所定の深さを有する
凹部３，３・・・・・・ ４，４・・・・・・を形成す
る。この場合凹部３，３・・・・・・、４，４・・・・
・・は、３，３・・・・・・または４，４・・・・・・
のいずれか一方だけでもよい。上記の製造工程において
金属板１，２の接合は拡散圧接法、電子ビーム溶接法、
レーザービーム溶接法、マイクロプラズマ溶接法等によ
つて行う。また凹部３，３・・・・・・、４，４・・・
・・・はフオトエツチング法により金属板体の表面また
は裏面を蝕刻して形成する。このようにして作られた熱
流センサは、凹部３，３・・・・・・、４，４・・・・
・・内の空間部分が熱抵抗体となり、金属板１，１・・
・・・・、２，２・・・・・・を接合してなる金属板体
５が図に示すＡ，ｂ点間の温度差△Ｔ＝１Ｔ１−Ｔ２ｌ
を検出するサーモパイルを構成する。したがつてこの熱
流センサは、これを例えば固体の表面に添装してＡ，ｂ
点間の温度差を検出することにより同固体表面の熱流密
度を測定することができる。この場合上記の熱流センサ
の感度特性は次の近似式で与えられる。５ｉ 但し、ｑ：熱流密度、λ：熱抵抗体の熱伝導率、ｄ：サ
ーモパイルの厚み、ｎ：サーモパイルの対数、η：サー
モパイルの各対の熱電能、ＶＦ：温度差起電力なお、上
記の熱流センサにおいて熱抵抗体を構成する凹部３，３
・・・・・・、４，４・・・・・・内は、空気層のまま
としてもよいし、シリコン樹脂、発泡アルミナペースト
等をスクリーン印刷技術で充填してもよい。
次に、この発明の具体的実施例について述べる。
第３図ないし第５図は、この発明により製造した方形の
熱流センサの要部（サーモパイル）の構成を示す図であ
る。これらの図に示すサーモパイル５は、互いに平行す
る２本の直線の内側に金属板１，１・・・・・・が、外
側に金属板２，２・・・・・・が配置され、これら金属
板１，１・・・・・・、２，２・・・・・・が前記直線
を中心として蛇行状に接合され、更に先端の金属板２ａ
，２ａが金属板１ａにより接合されると共に後端の金属
板１ｂ，１ｂが出力端子となるように前記直線に沿つて
延在するように形成され、そして金属板１，１・・・・
・・ １ａ，１ｂ，１ｂと金属板２，２・・・・・・、
２ａ，２ａとの各接合部に凹部３，３・・・・・・、４
，４・・・・・・が形成されたものである。上記のサー
モパイルおよびこれを用いた熱流センサの具体的製造方
法は次の通りである。
熱流センサの要部（サーモパイル）の構成を示す図であ
る。これらの図に示すサーモパイル５は、互いに平行す
る２本の直線の内側に金属板１，１・・・・・・が、外
側に金属板２，２・・・・・・が配置され、これら金属
板１，１・・・・・・、２，２・・・・・・が前記直線
を中心として蛇行状に接合され、更に先端の金属板２ａ
，２ａが金属板１ａにより接合されると共に後端の金属
板１ｂ，１ｂが出力端子となるように前記直線に沿つて
延在するように形成され、そして金属板１，１・・・・
・・ １ａ，１ｂ，１ｂと金属板２，２・・・・・・、
２ａ，２ａとの各接合部に凹部３，３・・・・・・、４
，４・・・・・・が形成されたものである。上記のサー
モパイルおよびこれを用いた熱流センサの具体的製造方
法は次の通りである。
なお、この実施例は、熱流センサの外装ハウジングをサ
ーモパイルの製造時に同時に取付けるようにした例であ
る。
ーモパイルの製造時に同時に取付けるようにした例であ
る。
１まず、第６図に示すように、所定の幅寸法を有する帯
状の金属板１Ａ，２Ａを一つの平面に沿つて交互に接合
して金属板体５Ａを形成する。
状の金属板１Ａ，２Ａを一つの平面に沿つて交互に接合
して金属板体５Ａを形成する。
この場合金属板１Ａ，２Ａの組合わせは、前述した金属
板１，２の組合わせと同様である。またこの際接合方法
は、電子ビーム溶接法、レーザービーム溶接法、マイク
ロプラズマ溶接法等の溶接法を用いる。２金属板体５Ａ
の一方の面を、同他方の面に熱抵抗体を形成する凹部を
ハーフエツチングするために適当な支持板に仮止め接着
する。
板１，２の組合わせと同様である。またこの際接合方法
は、電子ビーム溶接法、レーザービーム溶接法、マイク
ロプラズマ溶接法等の溶接法を用いる。２金属板体５Ａ
の一方の面を、同他方の面に熱抵抗体を形成する凹部を
ハーフエツチングするために適当な支持板に仮止め接着
する。
３第３図ないし第５図に示すようなサーモパイルパター
ンを形成するためのフオトマスク原版（凹部３，３・・
・・・・、４，４・・・・・・を形成するために用いる
ハーフエツチング用のもの２種類とサーモパイル５を第
３図に示す平面形状をもつて切り離すために用いる切り
離し用のもの１種類）を製作する。
ンを形成するためのフオトマスク原版（凹部３，３・・
・・・・、４，４・・・・・・を形成するために用いる
ハーフエツチング用のもの２種類とサーモパイル５を第
３図に示す平面形状をもつて切り離すために用いる切り
離し用のもの１種類）を製作する。
この場合フオトマスクは１回の処理工程で多数のエレメ
ントが得られるように製作する。４金属板体５Ａの他方
の面のハーフエツチングを実施する。
ントが得られるように製作する。４金属板体５Ａの他方
の面のハーフエツチングを実施する。
５金属板体５Ａから前記支持板を取り外す。
６金属板体５Ａのハーフエツチングされた側の面に、外
装ハウジング材となるポリイミドシート等のシートをエ
ポキシ，フエノール樹脂等の接着剤を用いて貼り付ける
。
装ハウジング材となるポリイミドシート等のシートをエ
ポキシ，フエノール樹脂等の接着剤を用いて貼り付ける
。
７金属板体５Ａの一方の面のハーフエツチングを行う。
８金属板体５Ａ０最終パターンエツチングを行う。
９各エレメントをカツタ一により切り離す。
［相］ 各エレメントにリード線をボンデングする。◎
各エレメントにポリイミド等からなるオーバレイフイ
ルムを貼り付けて熱流センサの製造を完了する。また、
第７図ないし第９図は、この発明により製造した円形の
熱流センサの要部（サーモパイル）の構成を示す図であ
る。
各エレメントにポリイミド等からなるオーバレイフイ
ルムを貼り付けて熱流センサの製造を完了する。また、
第７図ないし第９図は、この発明により製造した円形の
熱流センサの要部（サーモパイル）の構成を示す図であ
る。
これらの図に示すサーモパイル５は、所定の半径を有す
る円を中心としてその内側に金属板１，１・・・・・・
が、外側に金属板２，２・・・・・・が配置され、これ
ら金属板１，１・・・・・・、２，２・・・・・・が前
記円を中心として蛇行状に接合され、更に金属板１，１
・・・・・・の端部のもの１ｂ，１ｂが出力端子を構成
するように前記円の中心方向に向けて延在するように形
成され、そして金属板１，１・・・・・・および１ｂ，
１ｂと金属板２，２・・・・・・との接合部に凹部３，
３・・・・・・、４，４が形成されたものである。
る円を中心としてその内側に金属板１，１・・・・・・
が、外側に金属板２，２・・・・・・が配置され、これ
ら金属板１，１・・・・・・、２，２・・・・・・が前
記円を中心として蛇行状に接合され、更に金属板１，１
・・・・・・の端部のもの１ｂ，１ｂが出力端子を構成
するように前記円の中心方向に向けて延在するように形
成され、そして金属板１，１・・・・・・および１ｂ，
１ｂと金属板２，２・・・・・・との接合部に凹部３，
３・・・・・・、４，４が形成されたものである。
上記のサーモパイルおよびこれを用いた熱流センサの具
体的製造方法は次の通りである。１まず、第１０図、第
１１図に示すように、前述した金属板２と同一材料から
なる円筒体２Ｂ内に前述した金属板１と同一材料からな
る丸棒１Ｂを圧入し、これら円筒体２Ｂと丸棒１Ｂとを
圧接したクラツド円柱５Ｂを形成する。
体的製造方法は次の通りである。１まず、第１０図、第
１１図に示すように、前述した金属板２と同一材料から
なる円筒体２Ｂ内に前述した金属板１と同一材料からな
る丸棒１Ｂを圧入し、これら円筒体２Ｂと丸棒１Ｂとを
圧接したクラツド円柱５Ｂを形成する。
２クラツド円柱５Ｂをその軸線に直交する方向からスラ
イスして２種類の金属板を接合した薄い箔状の金属板体
を作る。
イスして２種類の金属板を接合した薄い箔状の金属板体
を作る。
３上記２の工程で得た金属板体の表裏面を必要に応じて
ラツピングする。
ラツピングする。
４上記３の工程を経た金属板体をエツチング処理用支持
治具に固定する。
治具に固定する。
５第７図に示すようなサーモパイルパターンを形成する
ためのフオトマスク原版を製作する。
ためのフオトマスク原版を製作する。
この場合のフオトマスクは、金属板体からサーモパイル
のみを製作するため、両面同時エツチング用のものでよ
い。６フオトマスクを形成した金属板体をフオトエツチ
ングする。
のみを製作するため、両面同時エツチング用のものでよ
い。６フオトマスクを形成した金属板体をフオトエツチ
ングする。
７上記６の工程で得たエレメントに外装ハウジング材を
貼り付けて熱流センサの製造を完了する。
貼り付けて熱流センサの製造を完了する。
以上説明したように、この発明によれば、サーモパイル
を用いた熱流センサの製造方法において、サーモパイル
の製造に際して金属の接合を拡散圧接法、電子ビーム溶
接法、レーザービーム溶接法マイクロプラズマ溶接法等
を利用して行うことができ、またサーモパイル形状をフ
オトエツチング技術を用いて行うことができるため、製
品の小型化が図れると共に製品品質のバラツキを防止す
ることができ、しかも量産向きであるため製品を安価に
提供できる等の利点がある。
を用いた熱流センサの製造方法において、サーモパイル
の製造に際して金属の接合を拡散圧接法、電子ビーム溶
接法、レーザービーム溶接法マイクロプラズマ溶接法等
を利用して行うことができ、またサーモパイル形状をフ
オトエツチング技術を用いて行うことができるため、製
品の小型化が図れると共に製品品質のバラツキを防止す
ることができ、しかも量産向きであるため製品を安価に
提供できる等の利点がある。
第１図、第２図はこの発明を説明するための図であつて
、第１図はこの発明により製造する熱流センサの原理的
構成を示す平面図、第２図は第１図−線視断面図、第３
図ないし第６図はこの発明の具体的実施例を説明するた
めの図であつて、第３図はこの発明により製造した熱流
センサの要部（サーモパイル）の構成を示す平面図、第
４は第３図−線視断面図、第５図は第３図−Ｖ線視断面
図、第６は第３図ないし第５図に示す熱流センサの製造
工程で作られる金属板体の平面図、第７図ないし第１１
図はこの発明の別の具体的実施例を説明するための図で
あつて、第７図はこの発明により製造した熱流センサの
要部（サーモパイル）の構成を示す平面図、第８図は第
７図−線視断面図、第９図は第７図−線視断面図、第１
０図は第７図ないし第９図に示す熱流センサの製造工程
で作られるクラツド円柱の正面図、第１１図は同側面図
である。 １，１ａ，１ｂ，２，２ａ・・・・・・金属板、１Ａ，
２Ａ・・・・・・金属板、１Ｂ・・・・・・丸棒、２Ｂ
・・・・・・円筒体、３，４・・・・・・凹部、５・・
・・・・金属板体（サーモパイル】５Ａ・・・・・・金
属板体、５Ｂ・・・・・・クラツド円柱。
、第１図はこの発明により製造する熱流センサの原理的
構成を示す平面図、第２図は第１図−線視断面図、第３
図ないし第６図はこの発明の具体的実施例を説明するた
めの図であつて、第３図はこの発明により製造した熱流
センサの要部（サーモパイル）の構成を示す平面図、第
４は第３図−線視断面図、第５図は第３図−Ｖ線視断面
図、第６は第３図ないし第５図に示す熱流センサの製造
工程で作られる金属板体の平面図、第７図ないし第１１
図はこの発明の別の具体的実施例を説明するための図で
あつて、第７図はこの発明により製造した熱流センサの
要部（サーモパイル）の構成を示す平面図、第８図は第
７図−線視断面図、第９図は第７図−線視断面図、第１
０図は第７図ないし第９図に示す熱流センサの製造工程
で作られるクラツド円柱の正面図、第１１図は同側面図
である。 １，１ａ，１ｂ，２，２ａ・・・・・・金属板、１Ａ，
２Ａ・・・・・・金属板、１Ｂ・・・・・・丸棒、２Ｂ
・・・・・・円筒体、３，４・・・・・・凹部、５・・
・・・・金属板体（サーモパイル】５Ａ・・・・・・金
属板体、５Ｂ・・・・・・クラツド円柱。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ サーモパイルを用いた熱流センサの製造方法におい
て、材料の異なる２種類の金属板を一つの平面に沿つて
交互に接合した金属板体を作り、この金属板体の表裏面
または表裏面のいずれか一方の面の前記金属板の接合部
分に、同金属板体の厚み方向に向けて所定の深さを有す
る凹部を接合部分に対して一つおきに蝕刻してサーモパ
イルを作るようにしたことを特徴とする熱流センサの製
造方法。 ２ 前記金属板の接合を拡散圧接法により行うようにし
たことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の熱流セ
ンサの製造方法。 ３ 前記金属板の接合を溶接法により行うようにしたこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の熱流センサ
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55072542A JPS5941131B2 (ja) | 1980-05-30 | 1980-05-30 | 熱流センサの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55072542A JPS5941131B2 (ja) | 1980-05-30 | 1980-05-30 | 熱流センサの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56168525A JPS56168525A (en) | 1981-12-24 |
| JPS5941131B2 true JPS5941131B2 (ja) | 1984-10-04 |
Family
ID=13492344
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55072542A Expired JPS5941131B2 (ja) | 1980-05-30 | 1980-05-30 | 熱流センサの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5941131B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5638871B2 (ja) * | 2010-08-18 | 2014-12-10 | 江藤電気株式会社 | 熱流センサ |
| CN102865938B (zh) * | 2012-09-07 | 2014-02-19 | 清华大学 | 热电偶及其形成方法 |
| EP2976610B1 (en) * | 2013-03-22 | 2018-08-15 | Waters Technologies Corporation | Thermopile differential scanning calorimeter sensor |
| CN107543618A (zh) * | 2016-09-05 | 2018-01-05 | 北京卫星环境工程研究所 | 基于柔性薄膜热电堆的圆箔式辐射热流测量装置 |
-
1980
- 1980-05-30 JP JP55072542A patent/JPS5941131B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56168525A (en) | 1981-12-24 |
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