JP5240072B2 - 熱型素子及び熱型素子の製造方法 - Google Patents
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Description
図1の(a)は、本実施形態に係る熱型素子の概略構成例を示す。図1の(b)及び(c)は、図1の(a)のIa−Ibにおける断面図、図1の(d)は、機能部材の抵抗体と寸法増減部材との連結部の例を示している。図1の(b)は熱型素子が高温状態である例、図1の(c)は熱型素子が低温状態である例を示している。また、図中で示した矢印は、熱膨張による伸縮を表したものである。
図3は、本実施形態に係る熱型素子の概略構成例を示す。上記実施形態1の熱型素子の構成と異なる点は、抵抗体10と寸法増減部材60との連結部である。本実施形態では、正の熱膨張係数を有する抵抗体10と負の熱膨張係数を有する寸法増減部材60を積層して異なる平面間で連結支持する例を説明する。図3の(a)は、抵抗体10の下面と寸法増減部材60の上面を連結したものである。他方、図3の(b)は、抵抗体10の上面と寸法増減部材60の下面を連結したものである。図中に示した矢印は、熱膨張による伸縮を表している。
図4は、本実施形態に係る熱型素子の概略構成例を示す。本実施形態が上記実施形態1と異なる点は、接続部材70を介して、基板20に設けた空洞上に架橋した機能部材である正の熱膨張係数を有する抵抗体と、負の熱膨張係数を有する寸法増減部材60と、を連結する点である。図中に示した矢印は、熱膨張による伸縮を表している。図4の(a)は、抵抗体10と寸法増減部材60との厚さ方向の間に接続部材70を配置する例を示している。他方、図4の(b)は、抵抗体10と寸法増減部材60との平面方向の間に接続部材70を配置する例を示している。
図5は、本実施形態に係る熱型素子の概略構成例を示す図である。本実施形態が、上記実施形態1と異なる点は、抵抗体及び電極部40を複数備えている点である。図5の(a)は、本実施形態に係る熱型素子の概略構成例を示す平面図である。図5の(b)は、図5の(a)のVa−Vbの断面図である。図5の(c)は、抵抗体と寸法増減部材60との連結部の例を示している。尚、図5の(c)では、抵抗体の抵抗パターン上に積層した寸法増減部材60は図示していない。また、図中の矢印は、熱膨張による伸縮を表している。
図6は、本実施形態に係る熱型素子の概略構成例を示す図である。図6に示すように、本実施形態が上記実施形態4と異なる点は、空洞30の上に赤外線吸収部を備えている点である。図6の(a)は、本実施形態に係る熱型素子の概略構成例を示す平面図である。図6の(b)は、図6の(a)のVIa−VIbの断面図である。赤外線吸収部は、赤外線を吸収して温度が変化するため、その温度変化を熱電対により検出することができる。
図7は、本実施形態に係る熱型素子の概略構成例を示す図である。図7の(a)は、本実施形態に係る熱型素子の概略構成例を示す平面図であり、図7の(b)は、図7の(a)のVIIa−VIIbの断面図である。図中の矢印は、熱膨張による伸縮を表している。
図11は、本実施形態に係る熱型素子の概略構成例を示す。図11の(a)は、本実施形態に係る熱型素子の概略構成例を示す平面図であり、図11の(b)は、図11の(a)のXIa−XIbの断面図である。図中の矢印は、熱膨張による伸縮を表している。図11に示すように、本実施形態の熱型素子は、基板20に設けた空洞上に架橋した機能部材となる抵抗体14と抵抗体15とを、伸縮方向に対向する位置で複数の寸法増減部材で連結支持するものである。
図12は、本実施形態に係る熱型素子の概略構成例を示す。図12の(a)は、本実施形態に係る熱型素子の概略構成例を示す平面図であり、図12の(b)は、図12の(a)のXIIa−XIIbの断面図である。図12の(c)は、本実施形態に係る熱型素子の抵抗体10と寸法増減部材60との連結部例を示したものである。尚、図12の(c)では、抵抗パターン上に積層した寸法増減部材60は図示していない。図中の矢印は、熱膨張による伸縮を表している。図12では、熱型素子が基板20に設けた空洞上に架橋した機能部材となる抵抗体10を、複数の寸法増減部材60で連結配置する構成である例を示している。
図13は、本実施形態に係る熱型素子の概略構成例を示す。図13の(a)は、本実施形態に係る熱型素子の概略構成例を示す平面図であり、図13の(b)は、図13の(a)のXIIa−XIIbの断面図である。図13の(c)は、本実施形態に係る熱型素子の抵抗体と寸法増減部材との連結部の一部の例を示している。尚、図13の(c)では、抵抗パターン上に積層した寸法増減部材は図示していない。図中の矢印は、熱膨張による伸縮を表している。図13では、基板20に設けた空洞上に架橋した機能部材となる抵抗体16、17、18、19が、抵抗体の伸縮方向に対向しない角度で、複数の寸法増減部材により連結配置され、その寸法増減部材が他の抵抗体にも連結配置する例を示している。
図14は、本実施形態に係る熱型素子の概略構成例を示す。図14の(a)は、本実施形態に係る熱型素子の概略構成例を示す平面図であり、図14の(b)は、図14の(a)のXIVa−XIVbの断面図である。図14の(c)は、本実施形態に係る熱型素子の抵抗体10と寸法増減部材との連結部の一部の例を示している。尚、図14の(c)では、抵抗パターン上に積層した寸法増減部材は図示していない。図中の矢印は、熱膨張による伸縮を表している。図14では、基板20に設けた空洞上に架橋した機能部材となる抵抗体10が、抵抗体10の伸縮方向に対向しない角度で、複数の寸法増減部材と連結配置された例を示している。
図16は、本実施形態に係る熱型素子の概略構成例を示す。図中の矢印は、熱膨張による伸縮を表している。図16では、基板20に設けた空洞上に架橋した機能部材となる抵抗体10が、抵抗体10の伸縮方向に対向しない角度で、複数の寸法増減部材と連結支持された例を示している。
図17は、本実施形態に係る熱型素子の概略構成例を示す。図17の(a)は、本実施形態に係る熱型素子の概略構成例を示す平面図であり、図17の(b)は、図17の(a)のXVIIa−XVIIbの断面図である。図中の矢印は、熱膨張による伸縮を表している。図17では、基板20に設けた空洞上に架橋した抵抗体10が絶縁膜50で覆われ複数の材料層で構成される機能部材に、その伸縮方向に対向して寸法増減部材60を連結配置する例を示す。
20 基板
21 絶縁基板
30 空洞
40 電極部
50 絶縁膜
60 寸法増減部材
70 接続部材
80 赤外線吸収部
91 熱電対
92 熱電対
93 熱電対
911 熱電対パターン
912 熱電対パターン
Claims (14)
- 基板に設けた空洞上に薄層を架橋する構造の熱型素子であって、
温度によって寸法が変化する機能部材と、
前記機能部材の寸法の変化を吸収するように、温度によって寸法が変化する寸法増減部材と、を備え、
前記機能部材と前記寸法増減部材とは、前記基板に設けられた空洞上に連結架橋されることを特徴とする熱型素子。 - 少なくとも1つ以上の前記寸法増減部材は、前記機能部材の伸縮方向に対向するように前記機能部材と連結されていることを特徴とする請求項1記載の熱型素子。
- 少なくとも1つ以上の前記寸法増減部材は、前記機能部材の伸縮方向に対向する以外の角度で前記機能部材と連結されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の熱型素子。
- 前記寸法増減部材は、前記機能部材の温度分布に基づいて寸法と連結位置とが決定されることを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載の熱型素子。
- 接続部材をさらに備え、
前記機能部材と寸法増減部材とは、前記接続部材を介して前記基板に設けられた空洞上に連結架橋されることを特徴とする請求項1から4の何れか1項に記載の熱型素子。 - 前記機能部材は、正の熱膨張係数を有し、
前記寸法増減部材は、負の熱膨張係数を有することを特徴とする請求項1から5の何れか1項に記載の熱型素子。 - 前記機能部材は、少なくとも1つの以上の材料層からなることを特徴とする請求項1から6の何れか1項に記載の熱型素子。
- 前記機能部材は、少なくとも発熱手段及び冷却手段の何れかを有することを特徴とする請求項1から7の何れか1項に記載の熱型素子。
- 前記機能部材は、熱を検出する熱検出手段を有することを特徴とする請求項1から8の何れか1項に記載の熱型素子。
- 基板上に、温度によって寸法が変化する機能部材を形成する機能部材形成ステップと、
前記基板上に、前記機能部材の寸法の変化を吸収するように温度によって寸法が変化する寸法増減部材を、前記機能部材と連結して形成する寸法増減部材形成ステップと、
前記機能部材と前記寸法増減部材とが空洞上に連結架橋されるように、前記基板に空洞を形成する空洞形成ステップと、を備えることを特徴とする熱型素子の製造方法。 - 前記寸法増減部材形成ステップは、少なくとも1つ以上の前記寸法増減部材を前記機能部材の伸縮方向に対向するように形成することを特徴とする請求項10記載の熱型素子の製造方法。
- 前記寸法増減部材形成ステップは、少なくとも1つ以上の前記寸法増減部材を前記機能部材の伸縮方向に対向する以外の角度で形成することを特徴とする請求項10又は11記載の熱型素子の製造方法。
- 前記寸法増減部材形成ステップは、前記機能部材の温度分布に基づいて、前記寸法増減部材の寸法及び前記機能部材との連結位置を決定することを特徴とする請求項10から12の何れか1項に記載の熱型素子の製造方法。
- 接続部材を形成する接続部材形成ステップをさらに備え、
前記接続部材は、前記機能部材と前記寸法増減部材とを連結することを特徴とする請求項10から13の何れか1項に記載の熱型素子の製造方法。
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