JP6851436B2 - 温度センサ、ヒータユニット - Google Patents
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Description
本発明は、温度センサに関する。また、温度センサを具備するヒータユニットに関する。
電子機器に搭載される半導体デバイスは、シリコンなどが有する半導体特性を利用する。半導体デバイスは、パターニングされた種々の半導体膜や絶縁膜、導電膜を基板上に積層することによって構成される。これらの膜は、蒸着、スパッタリング法、化学気相成長（ＣＶＤ）法、あるいは基板の化学反応などを利用して形成され、フォトリソグラフィープロセスによってこれらの膜がパターニングされる。フォトリソグラフィープロセスは、パターニングに供される膜上へのレジスト膜の形成、レジスト膜の露光、現像によるレジストマスクの形成、エッチングによる膜の部分的除去、レジストマスクの除去を含む。
上述した膜の特性は、膜を形成する際、あるいはパターニングする際の条件によって大きく左右される。その条件の１つが基板の温度である。そのため、半導体デバイスのプロセスにおいては、基板の温度を制御することが重要である。基板の温度は、基板と接するヒータユニットの温度をセンサで測定し、その温度を基にヒータユニット内のヒータが制御される。例えば、特許文献１及び特許文献２には、シースヒータ及びシース熱電対を含むヒータユニットが開示されている。
しかしながら、ヒータユニットは、基板の温度を測定するだけでなく、ヒータの過加熱を防止する必要がある。そのため、ヒータユニットの温度センサでは、複数の熱電対が設けられる場合も多い。シース熱電対において、１本の金属シースの中に複数の熱電対を配置することは可能であるものの、金属シースのシース外径が大きくなり、折り曲げることができず、ヒータユニット内で温度センサを設置できる位置が限定されてしまう。
本発明は、上記問題に鑑み、被測定物の温度を精密に測定することができるとともに、自由に設置することができる温度センサを提供することを課題の一つとする。また、被測定物の温度を精密に測定することができるとともに、ヒータを制御することができるヒータユニットを提供することを課題の一つとする。
本発明の一実施形態に係る温度センサは、ブロック体と、第１素線、第２素線、第１素線及び第２素線を取り囲む第１絶縁体、及び第１絶縁体を取り囲む第１金属シースを含む第1熱電対と、第３素線、第４素線、第３素線及び第４素線を取り囲む第２絶縁体、及び第２絶縁体を取り囲む第２金属シースを含む第２熱電対と、を含み、第１熱電対及び第２熱電対の各々の端部は、ブロック体に埋設される。
第１凹部を含む第１プレートと、第１プレートと重畳し、第２凹部を含む第２プレートと、第１プレートと第２プレートとの間に設けられる温度センサと、第２プレートに埋設されるヒータと、を含むヒータユニットであって、温度センサは、ブロック体と、第１素線、第２素線、第１素線及び第２素線を取り囲む第１絶縁体、及び第１絶縁体を取り囲む第１金属シースを含む第1熱電対と、第３素線、第４素線、第３素線及び第４素線を取り囲む第２絶縁体、及び第２絶縁体を取り囲む第２金属シースを含む第２熱電対と、を含み、第１熱電対及び第２熱電対の各々の端部は、ブロック体に埋設され、ブロック体は、第１凹部と第２凹部によって囲まれた領域に配置される。
以下に、本発明の各実施形態について、図面を参照しつつ説明する。但し、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲において様々な形態で実施することができ、以下に例示する実施形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して説明したものと同様の機能を備えた要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略することがある。
本明細書および図面において、同一、あるいは類似する複数の構成を総じて表記する際には同一の符号を用い、これら複数の構成のそれぞれを区別して表記する際には、さらに大文字又は小文字のアルファベットを添えて表記する。一つの構成のうちの複数の部分をそれぞれ区別して表記する際には、同一の符号を用い、さらにハイフンと自然数を用いる。
＜第１実施形態＞
図１及び図２を用いて、本発明の一実施形態に係る温度センサ１０について説明する。
図１及び図２を用いて、本発明の一実施形態に係る温度センサ１０について説明する。
［構造］
図１（Ａ）〜図１（Ｃ）の各々は、本発明の一実施形態に係る温度センサ１０の模式的斜視図、上面図、及び側面図である。図１（Ａ）〜図１（Ｃ）に示すように、温度センサ１０は、ブロック体１００、第１熱電対２００、及び第２熱電対３００を含む。第１熱電対２００及び第２熱電対３００の各々の端部は、ブロック体１００に埋設されている。
図１（Ａ）〜図１（Ｃ）の各々は、本発明の一実施形態に係る温度センサ１０の模式的斜視図、上面図、及び側面図である。図１（Ａ）〜図１（Ｃ）に示すように、温度センサ１０は、ブロック体１００、第１熱電対２００、及び第２熱電対３００を含む。第１熱電対２００及び第２熱電対３００の各々の端部は、ブロック体１００に埋設されている。
ブロック体１００は、被測定物と接する。また、第１熱電対２００及び第２熱電対３００はブロック体１００に埋設されており、直接的には、ブロック体１００の温度を測定する。すなわち、温度センサ１０は、被測定物と接するブロック体１００の温度を、第１熱電対２００及び第２熱電対３００を使用して測定する。ブロック体１００の材料が、被測定物と同じ材料である場合又は被測定物よりも高い熱伝導率を有する場合には、被測定物の温度とブロック体１００の温度はほぼ同じとなる。そのため、ブロック体１００の温度を測定することで、被測定物の温度を求めることができる。
ブロック体１００の大きさは、埋設される熱電対の数によって適宜決定することができる。一般的に、ブロック体１００が大きいと熱容量が大きくなるため、被測定物からブロック体１００への熱伝導が低下する。そのため、ブロック体１００の温度を被測定物の温度に近づけるためには、ブロック体１００は小さい方がよい。ブロック体１００の大きさは、例えば、一辺の長さが１５ｍｍ以下、１０ｍｍ以下、又は５ｍｍ以下であればよい。
図１（Ａ）〜図１（Ｃ）においては、ブロック体１００に埋設される熱電対の数を２本としたが、ブロック体１００の構成はこれに限られない。ブロック体１００に埋設される熱電対の数は、少なくとも２本以上であればよい。温度センサ１０の熱電対の数が２本以上設けられることにより、被測定物の精度の良い温度測定や温度制御が可能となる。例えば、第１熱電対２００を被測定物の温度測定用の熱電対として使用し、第２熱電対３００をヒータの過加熱防止用の熱電対として使用することができる。また、別の例としては、第１熱電対２００の予備の熱電対として第２熱電対３００を使用することができる。本実施形態と異なり、ブロック体１００を使用しないで２本の熱電対が被測定物の別々の場所に配置される場合では、被測定物の形状によっては熱電対への熱伝導が異なる場合がある。この場合、同じ被測定物の温度を測定しているにもかかわらず、２本の熱電対の各々が測定する温度が異なってしまう。一方、本実施形態に係る温度センサ１０では、第１熱電対２００及び第２熱電対３００の各々の端部が同じブロック体１００に埋設され、ブロック体１００の温度を通じて被測定物の温度を測定する。そのため、第１熱電対２００が測定する温度と第２熱電対３００が測定する温度との差を小さくすることができる。
さらに、第１熱電対２００と第２熱電対３００は、異なる種類の熱電対を使用することもできる。例えば、第１熱電対２００として、測定温度範囲が５００度未満の熱電対を使用し、第２熱電対３００として、測定温度範囲が５００度以上の熱電対を使用する。この場合、温度センサ１０は、測定温度が５００度未満では第１熱電対を使用し、測定温度が５００度以上では第２熱電対を使用して測定することにより、温度センサ１０の測定温度範囲を広げることができる。また、熱電対の測定温度範囲の上限又は下限近傍の温度では、熱電対で測定する温度と実際の温度が異なる場合も多い。この場合、温度センサ１０は、第１熱電対２００の測定温度範囲の上限又は下限の近傍の温度において、第２熱電対３００を使用して温度を測定することで、第１熱電対２００が測定した温度を補償することができる。
図１（Ｂ）のＡ−Ａ’線に沿って切断した模式的断面図を図２（Ａ）に示す。図２（Ａ）は、本実施形態に係る温度センサ１０の第１熱電対２００及び第２熱電対３００の模式的断面図である。第１熱電対２００は、第１素線２１１、第２素線２１２、第１絶縁体２２０、及び第１金属シース２３０を含む。第２熱電対３００は、第３素線３１１、第４素線３１２、第２絶縁体３２０、及び第２金属シース３３０を含む。
第１熱電対２００は、第１金属シース２３０の中に、第１素線２１１及び第２素線２１２を含む。また、第１金属シース２３０の中に第１絶縁体２２０が充填されることによって、第１素線２１１、第２素線２１２、及び第１金属シース２３０の各々が絶縁化されている。
第２熱電対３００の構成も、第１熱電対２００の構成と同様であるため、ここでは説明を省略する。
第１熱電対２００及び第２熱電対３００は、いわゆるシース熱電対である。シース熱電対は、シース外径が小さく、柔軟性を有する。そのため、シース熱電対は曲げることが可能である。また、熱電対の２本の素線が金属シース及び絶縁体によって保護されているため、耐衝撃性や耐腐食性に優れている。
第１金属シース２３０及び第２金属シース３３０の各々は、２本の素線だけでなく、さらに多くの素線を含むこともできる。しかし、１本の金属シースの中に含まれる素線の本数が多いと、金属シースのシース外径が大きくなり、熱電対の柔軟性が低下する。また、熱電対を埋設するブロック体１００も大きくなる。そのため、熱電対を曲げて配置する場合、又は微細な被測定物に対して熱電対を配置する場合には、温度センサ１０の第１熱電対２００及び第２熱電対３００は、２本の素線（シングルエレメント）のみを含むことが好ましい。
図１（Ｃ）のＢ−Ｂ’線に沿って切断した模式的断面図を図２（Ｂ）に示す。図２（Ｂ）は、本実施形態に係る温度センサ１０の模式的断面図である。
第１熱電対２００の端部は、第１金属シース２３０は閉じられ、ブロック体１００に埋設されている。第１金属シース２３０の閉じられた部分の内部では、第１素線２１１と第２素線２１２とが接合されている。また、第１金属シース２３０の閉じられた部分では、中空を有するように第1絶縁体２２０が第1金属シース２３０内に充填されているが、第1絶縁体２２０の構成はこれに限られない。第１絶縁体２２０は、第１金属シース２３０内の全てに充填されていてもよい。なお、ブロック体１００からの第１熱電対２００への熱伝導を高めるため、第1金属シース２３０のブロック体１００に埋設されている部分内には第１絶縁体２２０が充填されていることが好ましい。
第２熱電対３００の構成も、第１熱電対２００の構成と同様であるため、ここでは説明を省略する。
第１熱電対２００及び第２熱電対３００の端部は、ブロック体１００に設けられた開口部にろう付けされて接合される。ろう付けのろう材料として、例えば、アルミニウム、微量なリンを含む銅、アルミニウムを含む合金、銀、銅、及び亜鉛を含む合金、銅と亜鉛を含む合金、チタン、銅、及びニッケルを含む合金、チタン、ジルコニウム、及び銅を含む合金、又はチタン、ジルコニウム、銅、及びニッケルを含む合金などを使用することができる。なお、第１熱電対２００及び第２熱電対３００のブロック体１００への接合は、ろう付けに限られない。ろう付けの代わりに、溶接又はかしめなどによって、第１熱電対２００及び第２熱電対３００が接合されていてもよい。
［材料］
ブロック体１００は、被測定物と接し、被測定物から熱が伝導されるとともに、第１熱電対２００及び第２熱電対３００に熱を伝導する。そのため、ブロック体１００の材料は、被測定物の材料と同じであることが好ましいが、これに限られない。ブロック体１００は、熱伝導性の高い金属であることが好ましい。このような金属としては、１０Ｗ／ｍＫ以上４３０Ｗ／ｍＫ以下の熱伝導率を有する金属から選択することができる。材料の比較においては、ブロック体１００の材料の熱伝導率は、ブロック体１００が接する被測定物の材料の熱伝導率の８０％以上であることが好ましい。また、ブロック体１００が被測定物の中に埋設される場合には、金属は、さらに３×１０−６／Ｋ以上２５×１０−６／Ｋ以下の熱膨張率を有することが好ましい。ブロック体１００の金属として、例えば、アルミニウム、チタン、ステンレスなどの金属又はこれらの合金などを使用することができる。
ブロック体１００は、被測定物と接し、被測定物から熱が伝導されるとともに、第１熱電対２００及び第２熱電対３００に熱を伝導する。そのため、ブロック体１００の材料は、被測定物の材料と同じであることが好ましいが、これに限られない。ブロック体１００は、熱伝導性の高い金属であることが好ましい。このような金属としては、１０Ｗ／ｍＫ以上４３０Ｗ／ｍＫ以下の熱伝導率を有する金属から選択することができる。材料の比較においては、ブロック体１００の材料の熱伝導率は、ブロック体１００が接する被測定物の材料の熱伝導率の８０％以上であることが好ましい。また、ブロック体１００が被測定物の中に埋設される場合には、金属は、さらに３×１０−６／Ｋ以上２５×１０−６／Ｋ以下の熱膨張率を有することが好ましい。ブロック体１００の金属として、例えば、アルミニウム、チタン、ステンレスなどの金属又はこれらの合金などを使用することができる。
また、ブロック体１００の材料は、セラミックを用いることもできる。ブロック体１００の材料としてセラミックを用いることで、耐腐食性に優れた温度センサ１０となる。ブロック体１００のセラミックとして、例えば、炭化ケイ素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、又は窒化ケイ素を使用することができる。材料の硬度の比較においては、ブロック体１００の材料の硬度を、ブロック体１００が接する被測定物の材料の硬度よりも大きくしてもよい。
第1素線２１１と第２素線２１２、又は、第３素線３１１と第４素線３１２とは、異なる金属が使用される。ここでは、便宜上、第１素線２１１及び第３素線３１１を＋極とし、第２素線２１２及び第４素線３１２を−極とする。例えば、第1素線２１１と第２素線２１２、又は、第３素線３１１と第４素線３１２の金属の組合せは、表１の通りである。金属によって測定可能な温度範囲が異なるため、被測定物の測定する温度範囲に応じて、適切な金属材料を組み合わせた熱電対を用いればよい。
第１絶縁体２２０は、第１素線２１１、第２素線２１２、及び第１金属シース２３０の各々が接触してショートすることを防ぐために設けられる。第２絶縁体３２０も同様に、第３素線３１１、第４素線３１２、及び第２金属シース３３０の各々が接触してショートすることを防ぐために設けられる。第１絶縁体２２０及び第２絶縁体３２０の材料は、熱伝導率が１０Ｗ／ｍＫ以上３００Ｗ／ｍＫの絶縁材料から選択することができる。第１絶縁体２２０及び第２絶縁体３２０の絶縁材料としては、例えば、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化シリコン、酸化ジルコニウム、酸化タンタル、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化シリコン、窒化ジルコニウム、窒化チタン、窒化タンタル、窒化モリブデン、又は窒化ニオブなどを使用することができる。なお、第１絶縁体２２０及び第２絶縁体３２０は、上記材料の粉末、又は粉末を焼結して粉砕した微粒子が凝集して構成される。すなわち、第１金属シース２３０及び第２金属シース３３０内に、上記材料の粉末又は微粒子を充填され、第１絶縁体２２０及び第２絶縁体３２０が形成される。
第１金属シース２３０及び第２金属シース３３０は、ブロック体１００からの熱伝導を効率良く行うため、高い熱伝導率を有する金属が好ましい。また、第1金属シース２３０及び第2金属シース３３０は、腐食性雰囲気又は酸化性雰囲気から、第１素線２１１、第２素線２１２、第３素線３１１、及び第４素線３１２を保護することもできる。このような金属としては、１０Ｗ／ｍＫ以上４３０Ｗ／ｍＫ以下の熱伝導率を有する金属から選択することができる。第１金属シース２３０及び第２金属シース３３０として、例えば、アルミニウム、チタン、ニッケル、鉄、クロム、ニオブ、モリブデンなどの金属又はこれらの合金を使用することができる。より具体的には、第１金属シース２３０及び第２金属シース３３０の材料として、ニッケルクロム系耐熱合金又はオーステナイト系ステンレス鋼を用いることができる。
本実施形態に係る温度センサ１０によれば、複数の熱電対（例えば、第１熱電対２００及び第２熱電対３００）の各々の一端部がブロック体１００に埋設されているため、各熱電対間での温度のばらつきが小さい。一方、複数の熱電対の各々の他端部は解放されている。各熱電対のシース外径は小さく、熱電対を折り曲げることができるため、各熱電対の他端部は自由に配置することができる。したがって、温度センサ１０は、複数の熱電対を用いて被測定物の温度を精密に測定することができるとともに、温度センサ１０の各熱電対を自由に配置することができる。
［変形例１］
図３（Ａ）及び図３（Ｂ）を用いて、本実施形態に係る温度センサ１０の変形例について説明する。ここでは、主に、第１熱電対２００及び第２熱電対３００の構成の変形例について説明する。
図３（Ａ）及び図３（Ｂ）を用いて、本実施形態に係る温度センサ１０の変形例について説明する。ここでは、主に、第１熱電対２００及び第２熱電対３００の構成の変形例について説明する。
図３（Ａ）は、本実施形態に係る温度センサ１０Ａの模式的断面図である。温度センサ１０Ａは、ブロック体１００Ａ、第１熱電対２００Ａ、及び第２熱電対３００Ａを含む。第１熱電対２００Ａは、第１素線２１１Ａ、第２素線２１２Ａ、第１絶縁体２２０Ａ、及び第１金属シース２３０Ａを含む。第２熱電対３００Ａは、第３素線３１１Ａ、第４素線３１２Ａ、第２絶縁体３２０Ａ、及び第２金属シース３３０Ａを含む。第１熱電対２００Ａ及び第２熱電対３００Ａの各々の端部は、ブロック体１００Ａに埋設されている。
温度センサ１０Ａでは、第1金属シース２３０Ａの閉じられた部分に、第１素線２１１Ａ及び第２素線２１２Ａの各々の端部が接合されている。第１素線２１１Ａ及び第２素線２１２Ａは、第１金属シース２３０Ａを閉じる際に一緒に接合されてもよく、第１金属シース２３０Ａを閉じた後に接合されてもよい。
第３素線３１１Ａ及び第４素線３１２Ａの構成も、第１素線２１１Ａ及び第２素線２１２Ａと同様であるため、ここでは説明を省略する。
本実施形態に係る温度センサ１０Ａによれば、第１素線２１１Ａ及び第２素線２１２Ａが第１金属シース２３０Ａと直接接し、また、第３素線３１１Ａ及び第４素線３１２Ａが第２金属シース３３０Ａと直接接する。そのため、ブロック体１００から第１素線２１１Ａ、第２素線２１２Ａ、第３素線３１１Ａ、及び第４素線３１２Ａへの熱伝導が良好であるため、温度センサ１０Ａは応答性に優れる。
図３（Ｂ）は、本実施形態に係る温度センサ１０Ｂの模式的断面図である。温度センサ１０Ｂは、ブロック体１００Ｂ、第１熱電対２００Ｂ、及び第２熱電対３００Ｂを含む。第１熱電対２００Ｂは、第１素線２１１Ｂ、第２素線２１２Ｂ、第１絶縁体２２０Ｂ、及び第１金属シース２３０Ｂを含む。第２熱電対３００Ｂは、第３素線３１１Ｂ、第４素線３１２Ｂ、第２絶縁体３２０Ｂ、及び第２金属シース３３０Ｂを含む。
温度センサ１０Ｂの第１熱電対２００Ｂでは、第１素線２１１Ｂ及び第２素線２１２Ｂの各々の端部が、第１金属シース２３０Ｂの閉じられた部分から外部に突出し、露出されている。また、第１金属シース２３０Ｂの外部において、第１素線２１１Ｂと第２素線２１２Ｂとが接合されている。
第２熱電対３００Ｂの構成も、第１熱電対２００Ｂの構成と同様であるため、ここでは説明を省略する。
また、第１熱電対２００Ｂ及び第２熱電対３００Ｂの各々の端部は、第１素線２１１Ｂ、第２素線２１２Ｂ、第３素線３１１Ｂ、及び第４素線３１２Ｂが露出した状態で、ブロック体１００Ｂに埋設されている。第１熱電対２００Ｂ及び第２熱電対３００Ｂは、ブロック体１００Ｂに設けられた開口部に差し込み、ブロック体１００Ｂと接合することができる。また、ブロック体１００Ｂを２つの部分に分け、２つの部分の間に第１熱電対２００Ｂ及び第２熱電対３００Ｂを挟み、ブロック体１００Ｂの２つの部分を接合すると同時に、第１熱電対２００Ｂ及び第２熱電対３００Ｂをブロック体１００Ｂと接合してもよい。
本実施形態に係る温度センサ１０Ｂによれば、第１熱電対２００Ｂの第１素線２１１Ｂ及び第２素線２１２Ｂ並びに第２熱電対３００Ｂの第３素線３１１Ｂ及び第４素線３１２Ｂがブロック体１００Ｂと直接接する。そのため、ブロック体１００Ｂから第１素線２１１Ｂ、第２素線２１２Ｂ、第３素線３１１Ｂ、及び第４素線３１２Ｂへの熱伝導性が良好であるため、温度センサ１０Ｂは応答性に優れる。さらに、第１素線２１１Ｂ、第２素線２１２Ｂ、第３素線３１１Ｂ、及び第４素線３１２Ｂの露出している部分がブロック体１００Ｂで覆われているため、耐衝撃性や耐腐食性に優れる。
［変形例２］
図４（Ａ）〜図４（Ｅ）を用いて、本実施形態に係る温度センサ１０の変形例について説明する。ここでは、主に、ブロック体１００の構成の変形例について説明する。
図４（Ａ）〜図４（Ｅ）を用いて、本実施形態に係る温度センサ１０の変形例について説明する。ここでは、主に、ブロック体１００の構成の変形例について説明する。
図４（Ａ）〜図４（Ｅ）は、本実施形態に係る温度センサ１０に適用することができるブロック体１００ａ〜１００ｅの模式的斜視図である。
図４（Ａ）に示すブロック体１００ａの形状は、多角柱である。多角柱は、多角形の底面に対して四角形の側面が設けられる。図４（Ａ）では、多角柱の底面が五角形であるが、これに限られない。多角柱の底面は、三角形、四角形、又は六角形など、被測定物の形状に合わせて適宜選択することができる。また、多角柱の側面の四角形は、例えば、正方形、長方形、平行四辺形、又はひし形である。多角柱は、直角柱でもよく、斜角柱でもよい。多角柱の側面に平行四辺形又はひし形が含まれる場合は、斜角柱となる。
ブロック体１００ａにおいて、第１熱電対２００及び第２熱電対３００が埋設される位置は、多角柱の底面であってもよく、側面であってもよい。
図４（Ｂ）に示すブロック体１００ｂの形状は、円柱である。すなわち、ブロック体１００ｂは、円形の底面と、湾曲した側面とを含む。ブロック体１００ｂにおいても、第１熱電対２００及び第２熱電対３００が埋設される位置は、円柱の底面であってもよく、側面であってもよい。
図４（Ｃ）に示すブロック体１００ｃの形状は、球である。ブロック体１００ｃの表面は、被測定物と均等に接することができるため、被測定物からブロック体１００ｃへの熱伝導が均質となる。
図４（Ｄ）に示すブロック体１００ｄの形状は、多角錐である。図４（Ｄ）では、多角錐の底面が三角形であるが、これに限られない。多角錐の底面は、四角形、五角形又は六角形など、被測定物の形状に合わせて適宜選択することができる。また、多角錐は、頂点からの垂線が底面の重心に一致する直錐であってもよく、頂点からの垂線が底面の重心に一致しない斜錐であってもよい。
図４（Ｅ）に示すブロック体１００ｅの形状は、円錐である。円錐は、頂点からの垂線が底面の円の中心に一致する直円錐であってもよく、頂点からの垂線が底面の円の中心に一致しない斜円錐であってもよい。
以上、本実施形態に係る温度センサ１０に適用することができるブロック体１００の例としてブロック体１００ａ〜１００ｅを示したが、ブロック体１００の形状はこれに限られない。ブロック体１００の形状は、被測定物の形状に合わせて、適宜最適な形状を選択することができる。
［変形例３］
図５（Ａ）及び図５（Ｂ）を用いて、本実施形態に係る温度センサ１０の変形例について説明する。ここでは、主に、ブロック体１００の表面形状の構成の変形例について説明する。
図５（Ａ）及び図５（Ｂ）を用いて、本実施形態に係る温度センサ１０の変形例について説明する。ここでは、主に、ブロック体１００の表面形状の構成の変形例について説明する。
図５（Ａ）及び図５（Ｂ）の各々は、本実施形態に係る温度センサ１０Ｃの模式的上面図及び側面図である。温度センサ１０Ｃは、ブロック体１００Ｃ、第１熱電対２００、及び第２熱電対３００を含む。ブロック体１００Ｃの表面には溝１５０Ｃが設けられている。なお、溝１５０Ｃは、１つ又は複数設けることができる。
ブロック体１００Ｃを被測定物にろう付けで接合する場合、溝１５０Ｃにろうが入り込むため、接合を強固にすることができる。また、溝１５０Ｃが設けられていることにより、ブロック体１００Ｃの表面積が大きくなるため、被測定物からブロック体１００Ｃへの熱伝導が良好となる。
溝１５０Ｃの幅、深さ又は本数は、ブロック体１００Ｃの大きさに応じて適宜選択することができる。また、溝１５０Ｃは、底面に向かってテーパーを設けることもできる。
図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示すブロック体１００Ｃでは、上面と底面にのみ溝１５０Ｃが設けられているが、溝１５０Ｃの構成はこれに限られない。溝１５０Ｃは、ブロック体１００Ｃの一部の面に設けられていてもよく、ブロック体１００Ｃの全ての面に設けられていてもよい。
図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示すブロック体１００Ｃでは、溝１５０Ｃが直線状に設けられているが、溝１５０Ｃの構成はこれに限られない。溝１５０Ｃは曲線を含むように設けることもできる。
図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示すブロック体１００Ｃでは、溝１５０Ｃが一側面から反対側の他側面まで連続して設けられているが、溝１５０Ｃの構成はこれに限られない。ブロック体１００Ｃの表面の一部分にのみ溝を設けることもできる。また、ブロック体１００Ｃの表面の上に、複数の溝を不連続的に設けることもできる。
図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示すブロック体１００Ｃでは、一方向に延伸した溝１５０Ｃが設けられているが、溝１５０Ｃの構成はこれに限られない。複数の方向に延伸した溝を設け、それらの溝が交差するようにしてもよい。例えば、ブロック体１００Ｃの上に、格子状に溝を設けることもできる。
図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示すブロック体１００Ｃでは、溝１５０Ｃの断面形状は矩形であるが、溝１５０Ｃの構成はこれに限られない。溝１５０Ｃの断面形状は、三角形や五角形などの多角形、半円形、又は半楕円形とすることもできる。
本実施形態に係る温度センサ１０Ｃによれば、ブロック体１００Ｃ上に溝１５０Ｃが設けられることにより、ブロック体１００Ｃの表面積が増加する。そのため、被測定物との接触面積も増加し、被測定物からブロック体１００Ｃへの熱伝導が向上する。したがって、温度センサ１０Ｃは応答性に優れる。
［変形例４］
図６（Ａ）〜図６（Ｃ）を用いて、本実施形態に係る温度センサ１０の変形例について説明する。ここでは、主に、ブロック体１００の表面形状の構成の別の変形例について説明する。
図６（Ａ）〜図６（Ｃ）を用いて、本実施形態に係る温度センサ１０の変形例について説明する。ここでは、主に、ブロック体１００の表面形状の構成の別の変形例について説明する。
図６（Ａ）は、本実施形態に係る温度センサ１０Ｄの模式的上面図である。温度センサ１０Ｄは、ブロック体１００Ｄ、第１熱電対２００、及び第２熱電対３００を含む。
図６（Ａ）のＣ−Ｃ’線及びＤ−Ｄ’線に沿って切断した模式的断面図を、それぞれ図６（Ｂ）及び図６（Ｃ）に示す。ブロック体１００Ｄの表面には凸部１５０Ｄが設けられている。なお、凸部は、１つ又は複数設けることができる。
ブロック体１００Ｄを被測定物に接合する場合、凸部１５０Ｄが設けられていることにより、ブロック体１００Ｄの表面積が大きくなるため、被測定物からブロック体１００Ｄへの熱伝導が良好となる。
凸部１５０Ｄの幅、高さ又は個数は、ブロック体１００Ｄの大きさに応じて適宜選択することができる。
図６（Ａ）〜図６（Ｃ）に示すブロック体１００Ｄでは、マトリクス状に凸部１５０Ｄが配置されているが、凸部１５０Ｄの構成はこれに限られない。凸部１５０Ｄは、ブロック体１００上に千鳥格子状やランダムに配置することもできる。
図６（Ａ）〜図６（Ｃ）に示すブロック体１００Ｄでは、上面と底面にのみ凸部１５０Ｄが設けられているが、凸部１５０Ｄの構成はこれに限られない。凸部１５０Ｄは、ブロック体１００Ｄの一部の面に設けられていてもよく、ブロック体１００Ｄの全ての面に設けられていてもよい。
図６（Ａ）〜図６（Ｃ）に示すブロック体１００Ｄでは、凸部１５０Ｄの形状は半球であるが、凸部１５０Ｄの構成はこれに限られない。凸部１５０Ｄの形状は、多角柱、円柱、多角錐、又は円錐とすることもできる。
図６（Ａ）〜図６（Ｃ）に示すブロック体１００Ｄでは、凸部１５０Ｄの断面形状は円形であるが、凸部１５０Ｄの構成はこれに限られない。凸部１５０Ｄの断面形状は、三角形や四角形などの多角形、又は半楕円形とすることもできる。
また、図示しないが、ブロック体１００にブラスト加工を施し、表面に微細な凹凸を設けることもできる。
本実施形態に係る温度センサ１０Ｄによれば、ブロック体１００Ｄの上に凸部１５０Ｄが設けられることにより、ブロック体１００Ｃの表面積が増加する。そのため、被測定物との接触面積も増加し、被測定物からブロック体１００Ｄへの熱伝導性が向上する。したがって、温度センサ１０Ｄは応答性に優れる。
［変形例５］
図７（Ａ）〜図７（Ｃ）を用いて、本実施形態に係る温度センサ１０の変形例について説明する。ここでは、主に、ブロック体１００に埋設する第１熱電対２００及び第２熱電対３００の位置の構成の変形例について説明する。
図７（Ａ）〜図７（Ｃ）を用いて、本実施形態に係る温度センサ１０の変形例について説明する。ここでは、主に、ブロック体１００に埋設する第１熱電対２００及び第２熱電対３００の位置の構成の変形例について説明する。
図７（Ａ）は、本実施形態に係る温度センサ１０Ｅの模式的上面図である。温度センサ１０Ｅは、ブロック体１００Ｅ、第１熱電対２００、及び第２熱電対３００を含む。温度センサ１０Ｅは、ブロック体１００Ｅの第１側面に第１熱電対２００が埋設され、第１側面と反対側の第２側面に第２熱電対３００が埋設されている。また、第１熱電対２００と第２熱電対３００とは、一直線上に配置されている。
温度センサ１０Ｅは、ブロック体１００Ｅに２つの開口部を設け、一方の開口部に第１熱電対２００を通し、他方の開口部に第２熱電対３００を通し、ろう付けなどで接合することによって作製することができる。また、温度センサ１０Ｅは、ブロック体１００Ｅに貫通孔を設け、その貫通孔の両側から第１熱電対２００及び第２熱電対３００を通し、ろう付けなどで接合することによっても作製することができる。この場合、ブロック体１００Ｅの内部において、第１熱電対２００の端部と第２熱電対３００の端部とが接することもできる。
図７（Ｂ）は、本実施形態に係る温度センサ１０Ｆの模式的上面図である。温度センサ１０Ｆは、ブロック体１００Ｆ、第１熱電対２００、及び第２熱電対３００を含む。温度センサ１０Ｆは、ブロック体１００Ｆの第１側面に第１熱電対２００が埋設され、第１側面と反対側の第２側面に第２熱電対３００が埋設されている。また、第１熱電対２００Ｆ及び第２熱電対３００Ｆは、ブロック体１００Ｆの内部において、第１熱電対２００の側面と第２熱電対３００の側面とが重畳するように配置されている。なお、ブロック体１００Ｆの内部において、第１熱電対２００の側面と第２熱電対３００の側面とが接することもできる。
図７（Ｃ）は、本実施形態に係る温度センサ１０Ｇの模式的上面図である。温度センサ１０Ｇは、ブロック体１００Ｇ、第１熱電対２００、及び第２熱電対３００を含む。温度センサ１０Ｇでは、第１熱電対２００と第２熱電対３００とが直交するようにブロック体１００Ｇに埋設されている。なお、第１熱電対２００と第２熱電対３００とのなす角は９０度に限られない。第１熱電対２００と第２熱電対３００とのなす角は、必要に応じて、０度から１８０度の間で選択することができる。
以上、ブロック体１００に埋設される第１熱電対２００及び第２熱電対３００の位置の構成の例として温度センサ１０Ｅ〜１０Ｇを示したが、第１熱電対２００及び第２熱電対３００の位置に合わせて、ブロック体１００Ｅ〜１００Ｇのように形状を変えることもできる。なお、１００に埋設される第１熱電対２００及び第２熱電対３００の位置の構成はこれに限られない。ブロック体１００に埋設される第１熱電対２００及び第２熱電対３００の位置は、被測定物の形状に合わせて、適宜最適な形状を選択することができる。
本実施形態においては、熱電対を具備する温度センサを例示したが、熱電対の代わりに測温抵抗体を用いることもできる。例えば、２つの測温抵抗体を１つのブロック体に埋設し、一方の測温抵抗体で基板の温度を測定し、他方の測温抵抗体でヒーターを制御することができる。また、本実施形態においては、熱電対と測温抵抗体を１つのブロック体に埋設した温度センサも可能である。いずれの場合においても、ブロック体を通じて温度を測定するため、熱電対が測定する温度又は測温抵抗体が測定する温度との差を小さくすることができる。
＜第２実施形態＞
図８〜図１０を用いて、本発明の一実施形態に係るヒータユニットについて説明する。
図８〜図１０を用いて、本発明の一実施形態に係るヒータユニットについて説明する。
図８は、本発明の一実施形態に係るヒータユニット２０の模式的斜視図である。ヒータユニット２０は、第１プレート６１０、第２プレート６２０、及びシャフト６３０を含む。
図９は、本発明の一実施形態に係るヒータユニット２０の第２プレート６２０の上面図である。第２プレート６２０は、第１シースヒータ６４０−１、第２シースヒータ６４０−２、および第３シースヒータ６４０−３を含む。すなわち、ヒータユニット２０は、３分割されたシースヒータを含む。各シースヒータ（６４０−１、６４０−２、及び６４０−３）は、第２プレート６２０に設けられた溝（６２３−１、６２３−２、及び６２３−３）に沿って設けられるが、溝の端部に貫通孔（６２４−１ａ及び６２４−１ｂ、６２４−２ａ及び６２４−２ｂ、並びに６２４−３ａ及び６２４−３ｂ）が設けられており、各シースヒータ（６４０−１、６４０−２、及び６４０−３）は、折り曲げられてシャフト６３０内に格納される。各シースヒータ（６４０−１、６４０−２、及び６４０−３）及び溝（６２３−１、６２３−２、及び６２３−３）の配置の詳細は後述する。
また、第２プレート６２０は、分割された各シースヒータ（６４０−１、６４０−２、及び６４０−３）ごとに温度センサ１０が配置される。そのため、第２プレート６２０は、３つの温度センサ１０を配置するための第２凹部（６２１-１、６２１−２、及び６２１−３）及び貫通孔（６２２−１、６２２−２、及び６２２−３）を含む。なお、図９では、温度センサ１０が省略されている。
第１プレート６１０は、その上面に、シリコンや化合物半導体を含む半導体基板、あるいは石英やガラスなどの絶縁物を含む絶縁基板などが配置される。そのため、第１プレート６１０の上面は、基板の形状に合わせて形成することができる。例えば、平坦面を有する基板であれば、第１プレート６１０の上面を平坦にすることが好ましい。また、凹凸を有する基板であれば、第１プレート６１０の上面を基板の凹凸に合わせた形状とすることもできる。第１プレート６１０は金属を含み、金属は１０Ｗ／ｍＫ以上４３０Ｗ／ｍＫ以下の熱伝導率を有する金属から選択される。高い熱伝導率を有する金属を用いることで、各シースヒータ（６４０−１、６４０−２、及び６４０−３）が発生する熱エネルギーを効率よく受け取ることができる。また、金属は、３×１０−６／Ｋ以上２５×１０−６／Ｋ以下の熱膨張率を有することが好ましい。このような特性を満たす具体的な金属として、チタンやアルミニウム、ステンレスなどの金属が挙げられる。図示しないが、第１プレート６１０上には、基板を固定するための静電チャックや、基板とヒータユニット２０の間にヘリウムなどの熱伝導率の高いガスを供給するための貫通孔、あるいは液体の媒体を環流するための環流路を設けることもできる。
第２プレート６２０は第１プレート６１０の下に設けられる。第２プレート６２０も第１プレート６１０で使用可能な金属を含む。第２プレート６２０に含まれる金属と第１プレート６１０に含まれる金属は同一でも良く、異なっていてもよい。異なる場合には、第１プレート６１０と第２プレート６２０に含まれる金属の熱膨張率の差が２５０×１０−６／Ｋ以下となるように、それぞれの金属を選択することができる。これにより、熱膨張による変形を抑制することができ、信頼性の高いヒータユニット２０を提供することができる。
第２プレート６２０は、第１プレート６１０と接合されている。第１プレート６１０と第２プレート６２０との接合は、ろう付け、溶接、かしめ、又はねじ止めなどによって行うことができる。ろう付けのろう材料として、例えば、アルミニウム、微量なリンを含む銅、アルミニウムを含む合金、銀、銅、及び亜鉛を含む合金、銅と亜鉛を含む合金、チタン、銅、及びニッケルを含む合金、チタン、ジルコニウム、及び銅を含む合金、又はチタン、ジルコニウム、銅、及びニッケルを含む合金などを使用することができる。
シャフト６３０は第１プレート６１０及び第２プレート６２０を支持するために設けられる。また、第１シースヒータ６４０−１、第２シースヒータ６４０−２、及び第３シースヒータ６４０−３へ電力を供給するためのリード線６４１、並びに温度センサ１０の第１熱電対２００及び第２熱電対３００を格納するため、シャフト６３０は中空構造となっている。第１プレート６１０に静電チャックを設ける場合には、静電チャックへ電力を供給するための配線もシャフト６３０内に配置される。図示しないが、シャフト６３０は回転機構と接続されていてもよく、これにより、ヒータユニット２０をシャフト６３０の長軸を中心として回転させることもできる。シャフト６３０は、ろう付け、溶接、かしめ、又はねじ止めなどによって、第２プレート６２０と接合される。
第１シースヒータ６４０−１、第２シースヒータ６４０−２、及び第３シースヒータ６４０−３は、通電することで発熱する機能を有し、第２プレート６２０及び第１プレート６１０を加熱するために設けられる。これにより、ヒータユニット２０上に設置される基板が加熱される。
図９に示すように、第２プレート６２０内において、第１シースヒータ６４０−１は第１溝６２３−１に、第２シースヒータ６４０−２は第２溝６２３−２に、及び第３シースヒータ６４０−３は第３溝６２３−３に沿って配置される。第１溝６２３−１、第２溝６２３−２、及び第３溝６２３−３の各々は、第２プレート６２０の形状に合わせて可能な限り同心円状となるように配置されている。同心円状の溝に沿ってシースヒータが配置されることにより、第１プレート６１０及び第２プレート６２０の温度が均一となり、第１プレート６１０上の基板を均一に加熱することが可能となる。また、第１溝６２３−１の幅及び深さは、第１シースヒータ６４０−１のシース外径と同一、又はほぼ同一である。第２溝６２３−２及び第３溝６２３−３の幅及び深さも同様である。
第１シースヒータ６４０−１は、貫通孔６２４−１ａ及び貫通孔６２４−１ｂで折り曲げられ、シャフト６３０内に格納される。
図１０は、図９のＥ−Ｅ’線に沿って切断した第２プレート６２０を含むヒータユニット２０の模式的断面図である。第１プレート６１０と第２プレート６２０とが接合され、その間に、ブロック体１００、第１熱電対２００、及び第２熱電対３００を含む温度センサ１０と、第1シースヒータ６４０−１、第２シースヒータ６４０−２、及び第３シースヒータ６４０−３が設けられている。第１熱電対２００及び第２熱電対３００は、第２プレート６２０の貫通孔６２２−１で折り曲げられ、シャフト６３０に格納されている。また、第１シースヒータ６４０−１は、第１溝６２３−１に沿って配置され、貫通孔６２４−１ａで折り曲げられ、シャフト６３０に格納されている。第１シースヒータ６４０−１はリード線６４１と電気的に接続し、リード線６４１は、電源と接続する。
ヒータユニット２０は、第１プレート６１０に第１凹部６１１を含み、第２プレート６２０に第２凹部６２１を含む。温度センサ１０のブロック体１００は、第１凹部６１１及び第２凹部６２１によって囲まれた領域に配置され、接合されている。第１凹部６１１の深さは、第２凹部６２１の深さよりも大きい。すなわち、ブロック体１００が接する面積は、第２プレート６２０よりも第１プレート６１０の方が大きい。そのため、温度センサ１０は、第２プレート６２０よりも第１プレート６１０の影響を受けやすい。
ヒータユニット２０の温度センサ１０は、基板に近い第１プレート６１０の温度を測定できるため、温度センサ１０で測定された温度は、基板の実際の温度に近いものとなる。また、第１熱電対２００及び第２熱電対３００を折り曲げることができるため、第２プレート内で自由に温度センサ１０を配置することができる。
以上、第１シースヒータ６４０−１の構成を主に説明したが、第２シースヒータ６４０−２及び第３シースヒータ６４０−３の構成も同様であるため、ここでは説明を省略する。また、シースヒータの数は３つに限られない。ヒータユニット２０に設けられるシースヒータの数は、１つ又は２つでもよく、４つ以上でもよい。
本実施形態に係るヒータユニット２０によれば、温度センサ１０のブロック体１００が第１プレート６１０と接しているため、第１プレート６１０上の基板の温度をブロック体１００を通じて測定することができる。また、ブロック体１００が第２プレート６２０とも接しているため、第２プレート６２０内の各シースヒータ（６４０−１、６４０−２、及び６４０−３）の温度もブロック体１００を通じて測定することができる。そのため、ブロック体１００に埋設された第１熱電対２００及び第２熱電対３００を使用して、基板の温度を測定することができるとともに、各シースヒータ（６４０−１、６４０−２、及び６４０−３）を制御して、各シースヒータ（６４０−１、６４０−２、及び６４０−３）の過加熱を防止することができる。
［変形例］
図１１（Ａ）〜１１（Ｃ）を用いて、本実施形態に係るヒータユニット２０の変形例について説明する。ここでは、主に、温度センサ１０の配置の変形例について説明する。なお、上述したように、シースヒータは複数に分割して設けることができるが、ここでは便宜上、シースヒータ６４０として説明する。
図１１（Ａ）〜１１（Ｃ）を用いて、本実施形態に係るヒータユニット２０の変形例について説明する。ここでは、主に、温度センサ１０の配置の変形例について説明する。なお、上述したように、シースヒータは複数に分割して設けることができるが、ここでは便宜上、シースヒータ６４０として説明する。
図１１（Ａ）は、本発明の一実施形態に係るヒータユニット２０Ａの温度センサ１０の配置部分の模式的断面図である。ヒータユニット２０Ａは、第１プレート６１０に第１凹部６１１Ａを含み、第２プレート６２０に第２凹部６２１Ａを含む。温度センサ１０のブロック体１００は、第１凹部６１１Ａ及び第２凹部６２１Ａによって囲まれた領域に配置され、接合されている。第２凹部６２１Ａの深さは、第１凹部６１１Ａの深さよりも大きい。すなわち、ブロック体１００が接する面積は、第１プレート６１０よりも第２プレート６２０の方が大きい。そのため、温度センサ１０は、第１プレート６１０よりも第２プレート６２０の影響を受けやすい。第２プレート６２０にはシースヒータ６４０が設けられているが、シースヒータ６４０の異常加熱を検知することができる。
ヒータユニット２０Ａの温度センサ１０は、ヒータが設けられている第２プレート６２０の温度を測定できるため、温度センサ１０で測定された温度は、シースヒータ６４０の実際の温度に近いものとなる。そのため、シースヒータ６４０の異常加熱を検知することができる。また、第１熱電対２００及び第２熱電対３００を折り曲げることができるため、第２プレート内で自由に温度センサ１０を配置することができる。
図１１（Ｂ）は、本発明の一実施形態に係るヒータユニット２０Ｂの温度センサ１０の配置部分の模式的断面図である。ヒータユニット２０Ｂは、第１プレート６１０に第１凹部６１１Ｂを含み、第２プレート６２０に第２凹部６２１Ｂを含む。温度センサ１０のブロック体１００は、第１凹部６１１Ｂ及び第２凹部６２１Ｂによって囲まれた領域に配置され、接合されている。また、第２凹部６２１Ｂには、第１熱電対２００及び第２熱電対３００を格納する中空領域が設けられ、第１熱電対２００及び第２熱電対３００が、折り曲げられて格納されている。そのため、ブロック体１００が接する面積は、第２プレートよりも第１プレートの方が大きく、温度センサ１０は、第２プレート６２０よりも第１プレート６１０の影響を受けやすい。
ヒータユニット２０Ｂの温度センサ１０は、基板に近い第１プレート６１０の温度を測定できるため、温度センサ１０で測定された温度は、基板の実際の温度に近いものとなる。また、第１熱電対２００及び第２熱電対３００を折り曲げることができるため、第２プレート内で自由に温度センサ１０を配置することができる。
図１１（Ｃ）は、本発明の一実施形態に係るヒータユニット２０Ｃの温度センサ１０の配置部分の模式的断面図である。ヒータユニット２０Ｃは、第１プレート６１０に第１凹部６１１Ｃを含み、第２プレート６２０に第２凹部６２１Ｃを含む。温度センサ１０のブロック体１００は、第１凹部６１１Ｃ及び第２凹部６２１Ｃによって囲まれた領域に配置され、接合されている。第１凹部６１１Ｃの深さは、第２凹部６２１Ｃの深さよりも大きい。さらに、第２凹部６２１Ｃの中に、第１熱電対２００及び第２熱電対３００を格納するための貫通孔が設けられている。そのため、ブロック体１００が接する面積は、第２プレート６２０よりも第１プレート６１０の方が大きく、温度センサ１０は、第２プレート６２０よりも第１プレート６１０の影響を受けやすい。
ヒータユニット２０Ｃの温度センサ１０は、基板に近い第１プレート６１０の温度を測定できるため、温度センサ１０で測定された温度は、基板の実際の温度に近いものとなる。また、シャフト６３０の直上に温度センサ１０を設ける場合、第２プレート６２０の貫通孔からシャフト６３０に第１熱電対２００及び第２熱電対３００を直接格納することができる。
以上、本実施形態に係るヒータユニット２０に適用することができる温度センサ１０の配置の構成の例としてヒータユニット２０Ａ〜２０Ｃを示したが、温度センサ１０の配置の構成はこれに限られない。ヒータユニット２０における温度センサ１０は、シースヒータ６４０の配置、第１プレート６１０及び第２プレート６２０の形状に合わせて、適宜最適な位置に配置することができる。
本発明の実施形態として上述した各実施形態は、相互に矛盾しない限りにおいて、適宜組み合わせて実施することができる。また、各実施形態を基にして、当業者が適宜構成要素の追加、削除もしくは設計変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。
また、上述した各実施形態によりもたらされる作用効果とは異なる他の作用効果であっても、本明細書の記載から明らかなもの、または、当業者において容易に予測し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと理解される。
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ、１０Ｆ、１０Ｇ：温度センサ、
２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ：ヒータユニット、
１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ、１００Ｅ、１００Ｆ、１００Ｇ、１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅ：ブロック体、
１５０Ｃ：溝、 １５０Ｄ：凸部、
２００、２００Ａ、２００Ｂ：第１熱電対、
２１１、２１１Ａ、２１１Ｂ：第１素線、
２１２、２１２Ａ、２１２Ｂ：第２素線、
２２０、２２０Ａ、２２０Ｂ：第１絶縁体、
２３０、２３０Ａ、２３０Ｂ：第１金属シース、
３００、３００Ａ、３００Ｂ：第２熱電対、
３１１、３１１Ａ、３１１Ｂ：第３素線、
３１２、３１２Ａ、３１２Ｂ：第４素線、
３２０、３２０Ａ、３２０Ｂ：第２絶縁体、
３３０、３３０Ａ、３３０Ｂ：第２金属シース、
６１０：第１プレート、
６１１、６１１Ａ、６１１Ｂ、６１１Ｃ：第１凹部、
６２０：第２プレート、
６２１、６２１Ａ、６２１Ｂ、６２１Ｃ：第２凹部、
６２２−１、６２２−２、６２２−３：貫通孔、
６２３−１：第１溝、 ６２３−２：第２溝、 ６２３−３：第３溝、
６２４−１ａ、６２４−１ｂ、６２４−２ａ、６２４−２ｂ、６２４−３ａ、６２４−３ｂ：貫通孔、
６３０：シャフト、
６４０：シースヒータ、６４０−１：第１シースヒータ、 ６４０−２：第２シースヒータ、 ６４０−３：第３シースヒータ、
６４１：リード線
２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ：ヒータユニット、
１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ、１００Ｅ、１００Ｆ、１００Ｇ、１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅ：ブロック体、
１５０Ｃ：溝、 １５０Ｄ：凸部、
２００、２００Ａ、２００Ｂ：第１熱電対、
２１１、２１１Ａ、２１１Ｂ：第１素線、
２１２、２１２Ａ、２１２Ｂ：第２素線、
２２０、２２０Ａ、２２０Ｂ：第１絶縁体、
２３０、２３０Ａ、２３０Ｂ：第１金属シース、
３００、３００Ａ、３００Ｂ：第２熱電対、
３１１、３１１Ａ、３１１Ｂ：第３素線、
３１２、３１２Ａ、３１２Ｂ：第４素線、
３２０、３２０Ａ、３２０Ｂ：第２絶縁体、
３３０、３３０Ａ、３３０Ｂ：第２金属シース、
６１０：第１プレート、
６１１、６１１Ａ、６１１Ｂ、６１１Ｃ：第１凹部、
６２０：第２プレート、
６２１、６２１Ａ、６２１Ｂ、６２１Ｃ：第２凹部、
６２２−１、６２２−２、６２２−３：貫通孔、
６２３−１：第１溝、 ６２３−２：第２溝、 ６２３−３：第３溝、
６２４−１ａ、６２４−１ｂ、６２４−２ａ、６２４−２ｂ、６２４−３ａ、６２４−３ｂ：貫通孔、
６３０：シャフト、
６４０：シースヒータ、６４０−１：第１シースヒータ、 ６４０−２：第２シースヒータ、 ６４０−３：第３シースヒータ、
６４１：リード線
Claims (12)
- ブロック体と、
第１素線、第２素線、前記第１素線及び前記第２素線を取り囲む第１絶縁体、及び前記第１絶縁体を取り囲む第１金属シースを含む第１熱電対と、
第３素線、第４素線、前記第３素線及び前記第４素線を取り囲む第２絶縁体、及び前記第２絶縁体を取り囲む第２金属シースを含む第２熱電対と、を含み、
前記第１熱電対及び前記第２熱電対の各々の端部は、前記ブロック体に埋設され、
前記第２熱電対は、前記第１熱電対と測定温度範囲が異なる温度センサ。 - 前記第１素線及び前記第２素線の各々の端部は、前記第１金属シースに接し、
前記第３素線及び前記第４素線の各々の端部は、前記第２金属シースに接する請求項１に記載の温度センサ。 - 前記第１素線、前記第２素線、前記第３素線、及び前記第４素線の各々の端部は、前記ブロック体と接する請求項１に記載の温度センサ。
- 前記第１熱電対及び前記第２熱電対の各々の端部は、前記ブロック体にろう付けされて埋設される請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載の温度センサ。
- 前記第１熱電対及び前記第２熱電対の各々の端部は、前記ブロック体に溶接されて埋設される請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載の温度センサ。
- 前記第１熱電対及び前記第２熱電対の各々の端部は、前記ブロック体にかしめられて埋設される請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載の温度センサ。
- 前記ブロック体の形状は、多角柱、円柱、球、多角錐、及び円錐からなる群より選ばれる請求項１乃至請求項６のいずれか一に記載の温度センサ。
- 前記ブロック体の表面に、溝が設けられる請求項１乃至７のいずれか一に記載の温度センサ。
- 前記ブロック体の表面に、凸部が設けられる請求項１乃至７のいずれか一に記載の温度センサ。
- 前記ブロック体の表面は、ブラスト加工又はエッチング加工による凹凸が設けられる請求項１乃至７のいずれか一に記載の温度センサ。
- 前記ブロック体の材料の熱伝導率は、１０Ｗ／ｍＫ以上４３０Ｗ／ｍＫ以下である請求項１乃至請求項１０のいずれか一に記載の温度センサ。
- 請求項１乃至請求項１１のいずれか一に記載の温度センサを含むヒータユニット。
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