JP2023023164A - 状態検出センサ - Google Patents
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Abstract
Description
状態検出センサは、
熱可塑性樹脂で構成され、第1面(101)およびその反対側の第2面(102)を有し、第1面から第2面に到達する複数の第1貫通孔(103)が形成され、複数の第1貫通孔に、第1導電型の複数の第1熱電部材(104)のそれぞれと第1導電型と異なる第2導電型の複数の第2熱電部材(105)のそれぞれとが交互に配置された第1基材(10)と、
導電性材料で構成され、第1基材に対して第1面側に配置され、複数の第1熱電部材のうち1つの第1熱電部材と複数の第2熱電部材のうち1つの第2熱電部材とを接続する1つ以上の第1配線(111)と、
熱可塑性樹脂で構成され、第1基材に対して第1面側に配置され、1つ以上の第1配線を覆う第1絶縁層(12)と、
導電性材料で構成され、第1絶縁層のうち第1配線側とは反対側の表面(122)に形成された第1電極(13)と、
導電性材料で構成され、第1基材に対して第2面側に配置され、複数の第1熱電部材のうち1つの第1熱電部材と複数の第2熱電部材のうち1つの第2熱電部材とを接続する複数の第2配線(14)と、
熱可塑性樹脂で構成され、第1基材に対して第2面側に配置され、第1基材側の第3面(151)および第1基材から離れた側の第4面(152)を有し、第3面から第4面に到達する複数の第2貫通孔(153)が形成され、複数の第2貫通孔に、第1導電型の複数の第1熱電部材(154)のそれぞれと第2導電型の複数の第2熱電部材(155)のそれぞれとが交互に配置された第2基材(15)と、
導電性材料で構成され、第2基材に対して第3面側に配置され、第2基材の複数の第1熱電部材のうち1つの第1熱電部材と第2基材の複数の第2熱電部材のうち1つの第2熱電部材とを接続する複数の第3配線(16)と、
導電性材料で構成され、第2基材に対して第4面側に配置され、第2基材の複数の第1熱電部材のうち1つの第1熱電部材と第2基材の複数の第2熱電部材のうち1つの第2熱電部材とを接続する1つ以上の第4配線(171)と、
熱可塑性樹脂で構成され、第2基材に対して第4面側に配置され、1つ以上の第4配線を覆う第2絶縁層(18)と、
導電性材料で構成され、第2絶縁層のうち第4配線側とは反対側の表面(182)に形成された第2電極(19)と、
熱可塑性樹脂で構成され、第1基材と第2基材との間に配置され、一面(201)とその反対側の他面(202)とを有し、複数の第2配線および第1基材の第2面のうち複数の第2配線から露出した部分に対して一面が接合され、複数の第3配線および第2基材の第3面のうち複数の第3配線から露出した部分に対して他面が接合された中間絶縁層(20)と、を備え、
1つ以上の第1配線と複数の第2配線とによって、第1基材の複数の第1熱電部材のそれぞれと第1基材の複数の第2熱電部材のそれぞれとが交互に直列に接続されてなる導電体が、第1センサ部(21)を構成し、
複数の第3配線と1つ以上の第4配線とによって、第2基材の複数の第1熱電部材のそれぞれと第2基材の複数の第2熱電部材のそれぞれとが交互に直列に接続されてなる導電体が、第2センサ部(22)を構成し、
第1センサ部と第2センサ部とは、第1センサ部と第2センサ部とに対して熱流が同じ向きで通過したときに、第1センサ部に生じる熱起電力の極性と、第2センサ部に生じる熱起電力の極性とが反対の関係を有した状態で、電気的に直列に接続されており、
第1電極は、第1センサ部と第2センサ部とが電気的に直列に接続された接続体(23)の一端側に電気的に接続され、
第2電極は、接続体の他端側に電気的に接続されている。
請求項1に記載の状態検出センサの製造方法は、
一面(121)に1つ以上の第1配線(11)が形成され、他面(122)に第1電極(13)が形成された第1絶縁層(12)を用意すること(S1)と、
複数の第1貫通孔(103)が形成されているとともに、複数の第1貫通孔に、第1基材の複数の第1熱電部材(104)を形成するための第1形成材料(31)、および、第1基材の複数の第2熱電部材(105)を形成するための第2形成材料(32)が充填された第1基材(10)を用意すること(S1)と、
一面(201)に複数の第2配線(14)が形成され、他面(202)に複数の第3配線(16)が形成された中間絶縁層(20)を用意すること(S1)と、
複数の第2貫通孔(153)が形成されているとともに、複数の第2貫通孔に、第2基材の複数の第1熱電部材(154)を形成するための第1形成材料(31)、および、第2基材の複数の第2熱電部材(155)を形成するための第2形成材料(32)が充填された第2基材(15)を用意すること(S1)と、
一面(181)に1つ以上の第4配線(17)が形成され、他面に(182)に第2電極(19)が形成された第2絶縁層(18)を用意すること(S1)と、
第1絶縁層の一面が第1基材に対向し、中間絶縁層の一面が第1基材に対向し、第2絶縁層の一面が第2基材に対向した状態となるように、第1絶縁層、第1基材、中間絶縁層、第2基材および第2絶縁層を、この記載順に一方向に積層して、積層体を形成すること(S2)と、
積層体に対して加熱しながら一方向に加圧すること(S3)と、を含む。
図1、2に示す本実施形態の状態検出センサ1は、一面とその反対側の他面とを有する板形状である。状態検出センサ1は、一面および他面に垂直な方向である厚さ方向に、各層が積層されている。具体的には、状態検出センサ1は、第1基材10と、複数の第1配線11と、第1絶縁層12と、第1電極13と、複数の第2配線14と、第2基材15と、複数の第3配線16と、複数の第4配線17と、第2絶縁層18と、第2電極19と、中間絶縁層20とを備える。
図6に示すように、本実施形態の状態検出センサ1では、第2基材15の複数の第1熱電部材154のそれぞれは、第1基材10の複数の第2熱電部材105のそれぞれに対して、状態検出センサ1の厚さ方向で対向する位置に配置されている。第2基材15の複数の第2熱電部材155のそれぞれは、第1基材10の複数の第1熱電部材104のそれぞれに対して、状態検出センサ1の厚さ方向で対向する位置に配置されている。状態検出センサ1の他の構成は、第1実施形態と同じである。また、状態検出センサ1の製造方法は、第2基材15の複数の第1熱電部材154および複数の第2熱電部材155の配置を除いて、第1実施形態と同じである。
図7、8に示すように、本実施形態の状態検出センサ1は、中間電極としての第1中間電極51および第2中間電極52を備える。第1中間電極51は、第1電極13と同様に、第1絶縁層12の他面122に形成されている。第2中間電極52は、第2電極19と同様に、第2絶縁層18の他面182に形成されている。第2中間電極52は、第1中間電極51に対して状態検出センサ1の厚さ方向で対向する位置に配置されている。
本実施形態の状態検出センサ1は、第3実施形態の状態検出センサ1と同様に、図8に示す断面構造を有する。しかし、本実施形態の状態検出センサ1では、下記の通り、複数の第1熱電部材104、154および複数の第2熱電部材105、155等の数、並びに、それらの平面レイアウトが、第3実施形態の状態検出センサ1と異なる。下記の各部材の平面レイアウトは、状態検出センサ1に対して第1電極13側からみた平面レイアウトである。
図21に示すように、本実施形態の状態検出センサ1は、中間絶縁層20に形成されたスルーホール203を介して、第1センサ部21と第2センサ部22とが電気的に接続されている点で、第3実施形態の状態検出センサ1と相違する。本実施形態の状態検出センサ1では、第2基材15の第1熱電部材154と第2熱電部材155との位置が、第3実施形態と逆であるが、同じであってもよい。状態検出センサ1の他の構成は、第3実施形態の状態検出センサ1と同じである。本実施形態の状態検出センサ1によっても、第3実施形態の状態検出センサ1と同様に、特性検査の方法として、状態検出センサ1に一定の熱流を与える方法を採用することができる。
(1)第3~第5実施形態では、状態検出センサ1は、中間電極としての第1中間電極51および第2中間電極52を備える。しかしながら、状態検出センサ1は、第1中間電極51と第2中間電極52の一方の中間電極のみを備えていてもよい。この場合、一方の中間電極が、第1センサ部21と第2センサ部22との間に電気的に接続される。これによっても、第3実施形態と同じ効果が得られる。
111 熱電部材接続用の第1配線
12 第1絶縁層
14 複数の第2配線
15 第2基材
16 複数の第3配線
171 熱電部材接続用の第4配線
18 第2絶縁層
20 中間絶縁層
Claims (6)
- 状態検出センサであって、
熱可塑性樹脂で構成され、第1面(101)およびその反対側の第2面(102)を有し、前記第1面から前記第2面に到達する複数の第1貫通孔(103)が形成され、前記複数の第1貫通孔に、第1導電型の複数の第1熱電部材(104)のそれぞれと前記第1導電型と異なる第2導電型の複数の第2熱電部材(105)のそれぞれとが交互に配置された第1基材(10)と、
導電性材料で構成され、前記第1基材に対して前記第1面側に配置され、前記複数の第1熱電部材のうち1つの第1熱電部材と前記複数の第2熱電部材のうち1つの第2熱電部材とを接続する1つ以上の第1配線(111)と、
熱可塑性樹脂で構成され、前記第1基材に対して前記第1面側に配置され、前記1つ以上の第1配線を覆う第1絶縁層(12)と、
導電性材料で構成され、前記第1絶縁層のうち前記第1配線側とは反対側の表面(122)に形成された第1電極(13)と、
導電性材料で構成され、前記第1基材に対して前記第2面側に配置され、前記複数の第1熱電部材のうち1つの第1熱電部材と前記複数の第2熱電部材のうち1つの第2熱電部材とを接続する複数の第2配線(14)と、
熱可塑性樹脂で構成され、前記第1基材に対して前記第2面側に配置され、前記第1基材側の第3面(151)および前記第1基材から離れた側の第4面(152)を有し、前記第3面から前記第4面に到達する複数の第2貫通孔(153)が形成され、前記複数の第2貫通孔に、前記第1導電型の複数の第1熱電部材(154)のそれぞれと前記第2導電型の複数の第2熱電部材(155)のそれぞれとが交互に配置された第2基材(15)と、
導電性材料で構成され、前記第2基材に対して前記第3面側に配置され、前記第2基材の前記複数の第1熱電部材のうち1つの第1熱電部材と前記第2基材の前記複数の第2熱電部材のうち1つの第2熱電部材とを接続する複数の第3配線(16)と、
導電性材料で構成され、前記第2基材に対して前記第4面側に配置され、前記第2基材の前記複数の第1熱電部材のうち1つの第1熱電部材と前記第2基材の複数の第2熱電部材のうち1つの第2熱電部材とを接続する1つ以上の第4配線(171)と、
熱可塑性樹脂で構成され、前記第2基材に対して前記第4面側に配置され、前記1つ以上の第4配線を覆う第2絶縁層(18)と、
導電性材料で構成され、前記第2絶縁層のうち前記第4配線側とは反対側の表面(182)に形成された第2電極(19)と、
熱可塑性樹脂で構成され、前記第1基材と前記第2基材との間に配置され、一面(201)とその反対側の他面(202)とを有し、前記複数の第2配線および前記第1基材の前記第2面のうち前記複数の第2配線から露出した部分に対して前記一面が接合され、前記複数の第3配線および前記第2基材の前記第3面のうち前記複数の第3配線から露出した部分に対して前記他面が接合された中間絶縁層(20)と、を備え、
前記1つ以上の第1配線と前記複数の第2配線とによって、前記第1基材の前記複数の第1熱電部材のそれぞれと前記第1基材の前記複数の第2熱電部材のそれぞれとが交互に直列に接続されてなる導電体が、第1センサ部(21)を構成し、
前記複数の第3配線と前記1つ以上の第4配線とによって、前記第2基材の前記複数の第1熱電部材のそれぞれと前記第2基材の前記複数の第2熱電部材のそれぞれとが交互に直列に接続されてなる導電体が、第2センサ部(22)を構成し、
前記第1センサ部と前記第2センサ部とは、前記第1センサ部と前記第2センサ部とに対して熱流が同じ向きで通過したときに、前記第1センサ部に生じる熱起電力の極性と、前記第2センサ部に生じる熱起電力の極性とが反対の関係を有した状態で、電気的に直列に接続されており、
前記第1電極は、前記第1センサ部と前記第2センサ部とが電気的に直列に接続された接続体(23)の一端側に電気的に接続され、
前記第2電極は、前記接続体の他端側に電気的に接続されている、状態検出センサ。 - 前記第1絶縁層の前記表面と前記第2絶縁層の前記表面との少なくとも一方に形成され、前記第1センサ部と前記第2センサ部との間に電気的に接続された中間電極(51、52)を備える、請求項1に記載の状態検出センサ。
- 前記第1基材の前記複数の第1熱電部材と前記第2基材の前記複数の第1熱電部材とは、同じ材料で構成され、
前記第1基材の前記複数の第2熱電部材と前記第2基材の前記複数の第2熱電部材とは、同じ材料で構成され、
前記第2基材の前記複数の第1熱電部材のうち1つの第1熱電部材は、前記第1基材の前記複数の第2熱電部材のうち1つの第2熱電部材に対して、前記状態検出センサの厚さ方向で対向しており、
前記第2基材の前記複数の第2熱電部材のうち1つの第2熱電部材は、前記第1基材の前記複数の第1熱電部材のうち1つの第1熱電部材に対して、前記状態検出センサの厚さ方向で対向している、請求項1または2に記載の状態検出センサ。 - 請求項1に記載の状態検出センサの製造方法であって、
一面(121)に前記1つ以上の第1配線(11)が形成され、他面(122)に前記第1電極(13)が形成された前記第1絶縁層(12)を用意すること(S1)と、
前記複数の第1貫通孔(103)が形成されているとともに、前記複数の第1貫通孔に、前記第1基材の前記複数の第1熱電部材(104)を形成するための第1形成材料(31)、および、前記第1基材の前記複数の第2熱電部材(105)を形成するための第2形成材料(32)が充填された前記第1基材(10)を用意すること(S1)と、
一面(201)に前記複数の第2配線(14)が形成され、他面(202)に前記複数の第3配線(16)が形成された前記中間絶縁層(20)を用意すること(S1)と、
前記複数の第2貫通孔(153)が形成されているとともに、前記複数の第2貫通孔に、前記第2基材の前記複数の第1熱電部材(154)を形成するための第1形成材料(31)、および、前記第2基材の前記複数の第2熱電部材(155)を形成するための第2形成材料(32)が充填された前記第2基材(15)を用意すること(S1)と、
一面(181)に前記1つ以上の第4配線(17)が形成され、他面に(182)に前記第2電極(19)が形成された前記第2絶縁層(18)を用意すること(S1)と、
前記第1絶縁層の前記一面が前記第1基材に対向し、前記中間絶縁層の前記一面が前記第1基材に対向し、前記第2絶縁層の前記一面が前記第2基材に対向した状態となるように、前記第1絶縁層、前記第1基材、前記中間絶縁層、前記第2基材および前記第2絶縁層を、この記載順に一方向に積層して、積層体を形成すること(S2)と、
前記積層体に対して加熱しながら一方向に加圧すること(S3)と、を含む、状態検出センサの製造方法。 - 前記第2基材の前記複数の第1熱電部材のうち1つの第1熱電部材は、前記第1基材の前記複数の第2熱電部材のうち1つの第2熱電部材に対して、前記状態検出センサの厚さ方向で対向して配置され、
前記第2基材の前記複数の第2熱電部材のうち1つの第2熱電部材は、前記第1基材の前記複数の第1熱電部材のうち1つの第1熱電部材に対して、前記状態検出センサの厚さ方向で対向して配置され、
前記第1基材を用意することにおける前記複数の第1貫通孔に充填される前記第1形成材料と、前記第2基材を用意することにおける前記複数の第2貫通孔に充填される前記第1形成材料とは、同じ材料であり、
前記第1基材を用意することにおける前記複数の第1貫通孔に充填される前記第2形成材料と、前記第2基材を用意することにおける前記複数の第2貫通孔に充填される前記第2形成材料とは、同じ材料である、請求項4に記載の状態検出センサの製造方法。 - 前記第2基材の前記複数の第1熱電部材のそれぞれは、前記第1基材の前記複数の第2熱電部材のそれぞれに対して、前記状態検出センサの厚さ方向で対向して配置されており、
前記第2基材の前記複数の第2熱電部材のそれぞれは、前記第1基材の前記複数の第1熱電部材のそれぞれに対して、前記状態検出センサの厚さ方向で対向して配置されており、
前記第1基材の前記複数の第1熱電部材は、前記第1基材の前記複数の第2熱電部材に対して線対称となる位置に配置されており、
前記第2基材の前記複数の第1熱電部材は、前記第2基材の前記複数の第2熱電部材に対して線対称となる位置に配置されており、
前記第1基材を用意することにおける前記複数の第1貫通孔に充填される前記第1形成材料と、前記第2基材を用意することにおける前記複数の第2貫通孔に充填される前記第1形成材料とは、同じ材料であり、
前記第1基材を用意することにおける前記複数の第1貫通孔に充填される前記第2形成材料と、前記第2基材を用意することにおける前記複数の第2貫通孔に充填される前記第2形成材料とは、同じ材料であり、
前記第1基材(10)を用意することは、
前記複数の第1貫通孔が形成された前記第1基材の表面に第1マスク(71)を設置し、前記第1マスクによって、前記複数の第1貫通孔のうち前記複数の第1熱電部材の形成予定の第1貫通孔を開口させ、前記複数の第1貫通孔のうち前記複数の第2熱電部材の形成予定の第1貫通孔を塞いだ状態で、前記複数の第1貫通孔に対して前記第1形成材料を充填することと、
前記複数の第1貫通孔が形成された前記第1基材の表面に第2マスク(72)を設置し、前記第2マスクによって、前記複数の第1貫通孔のうち前記複数の第1熱電部材の形成予定の第1貫通孔を塞ぎ、前記複数の第1貫通孔のうち前記複数の第2熱電部材の形成予定の第1貫通孔を開口した状態で、前記複数の第1貫通孔に対して前記第2形成材料を充填することと、を含み、
前記第2基材(15)を用意することは、
前記第1基材に前記第1形成材料を充填するときに対して、前記第1マスクの表裏を反転させて、前記複数の第2貫通孔が形成された前記第2基材の表面に前記第1マスクを設置し、前記第1マスクによって、前記複数の第2貫通孔のうち前記複数の第1熱電部材の形成予定の第2貫通孔を開口させ、前記複数の第2貫通孔のうち前記複数の第2熱電部材の形成予定の第2貫通孔を塞いだ状態で、前記複数の第2貫通孔に対して前記第1形成材料を充填することと、
前記第1基材に前記第2形成材料を充填するときに対して、前記第2マスクの表裏を反転させて、前記複数の第2貫通孔が形成された前記第2基材の表面に前記第2マスクを設置し、前記第2マスクによって、前記複数の第2貫通孔のうち前記複数の第1熱電部材の形成予定の第2貫通孔を塞ぎ、前記複数の第2貫通孔のうち前記複数の第2熱電部材の形成予定の第2貫通孔を開口した状態で、前記複数の第2貫通孔に対して前記第2形成材料を充填することと、とを含む、請求項4に記載の状態検出センサの製造方法。
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