JP7205770B2 - Composite sensor - Google Patents
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Description
本発明は、熱流センサ機能と温度センサ機能とを単一デバイス中に有した複合センサに関する。 The present invention relates to a combined sensor having heat flow sensor function and temperature sensor function in a single device.
熱流と温度とを同時に検出可能なセンサとして、従来、例えば非特許文献1及び特許文献1,2には、熱電対を内蔵した薄型の熱流センサが発表されている。この熱流センサは、ポリイミドの基板上に熱流測定用の熱電チップと温度測定用の熱電対とを搭載しており、熱電チップとしては、複数の熱電半導体のP型とN型とを交互に並べることでπ型方式で直列に接続して電圧を測定するものが採用されている。この熱電チップは、熱流に沿った熱電半導体の厚さ方向に温度差が生じて電圧が生じるゼーベック効果を利用しており、温度差方向、すなわち熱流の方向と同方向に電圧が生じるものである。
As a sensor capable of simultaneously detecting heat flow and temperature, conventionally, for example, Non-Patent
上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
すなわち、熱流センサを含む複合センサの更なる薄型化が望まれているが、非特許文献1及び特許文献1,2に記載の技術では、熱電チップの厚さを小さくする必要があるが、熱流に沿った熱電半導体の厚さを薄くすると、温度差が小さくなって検出される電圧が小さくなってしまう問題があった。
The following problems remain in the above conventional technique.
That is, there is a demand for a further reduction in the thickness of the composite sensor including the heat flow sensor. If the thickness of the thermoelectric semiconductor along the line is made thin, the temperature difference becomes small and the detected voltage becomes small.
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、熱流センサ機能だけでなく温度センサ機能も有し、更なる薄型化が可能な複合センサを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a composite sensor that has not only a heat flow sensor function but also a temperature sensor function and that can be made thinner.
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、第1の発明に係る複合センサは、絶縁性の基材と、前記基材に形成された薄膜サーミスタ部と前記薄膜サーミスタ部の上及び下の少なくとも一方に対向して形成された一対の対向電極とを有する温度検知部と、前記基材に形成され同一方向に延在していると共に前記基材の平面方向に互いに平行に並んでいる異常ネルンスト効果が得られる複数の異常ネルンスト材料膜と、複数の前記異常ネルンスト材料膜を電気的に直列に接続する接続配線とを有する熱流検知部とを備えていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention employs the following configurations. That is, a composite sensor according to a first aspect of the present invention includes an insulating base material, a thin film thermistor section formed on the base material, and a pair of thin film thermistor sections formed facing at least one of the top and bottom of the thin film thermistor section. and a plurality of anomalous Nernstian material films formed on the base material, extending in the same direction, and arranged parallel to each other in a planar direction of the base material to obtain an anomalous Nernst effect. and a connection wiring electrically connecting the plurality of abnormal Nernst material films in series.
この複合センサでは、薄膜サーミスタ部を有する温度検知部と、複数の異常ネルンスト材料膜を有する熱流検知部とを備えているので、同一基材で温度と熱流束とを計測可能であると共に、いずれも同じ基材に膜の積層で構成されており、薄型化が可能である。特に、熱流検知部が、熱流の方向に対して直交する方向に電圧が生じる複数の異常ネルンスト材料膜を平面方向に並べて電気的に直列に接続していることで、多くの配線数で異常ネルンスト材料膜を並べることで、厚さを増やさずに電圧を増幅することができる。 Since this composite sensor includes a temperature detection part having a thin film thermistor part and a heat flow detection part having a plurality of abnormal Nernstian material films, it is possible to measure temperature and heat flux with the same base material, and at the same time is also composed of layers of films on the same base material, and can be made thinner. In particular, in the heat flow detection unit, a plurality of abnormal Nernstian material films that generate a voltage in a direction perpendicular to the direction of heat flow are arranged in a planar direction and electrically connected in series, so that an abnormal Nernstian detection can be performed with a large number of wires. By arranging the material films, the voltage can be amplified without increasing the thickness.
第2の発明に係る複合センサは、第1の発明において、前記接続配線が、互いに対向する前記異常ネルンスト材料膜の間にそれぞれ配されて互いに対向する一方の前記異常ネルンスト材料膜の一端側と他方の前記異常ネルンスト材料膜の他端側とを接続していることを特徴とする。
すなわち、この複合センサでは、接続配線が、互いに対向する異常ネルンスト材料膜の間にそれぞれ配されて互いに対向する一方の異常ネルンスト材料膜の一端側と他方の異常ネルンスト材料膜の他端側とを接続しているので、強磁性体材料等の各異常ネルンスト材料膜で同一方向に向けて生じた電圧を加算して増幅することができる。
A composite sensor according to a second invention is the composite sensor according to the first invention, wherein the connection wiring is disposed between the mutually facing abnormal Nernstian material films, and connected to one end side of one of the mutually facing abnormal Nernstian material films. It is characterized in that it is connected to the other end side of the other abnormal Nernstian material film.
That is, in this composite sensor, the connection wiring is disposed between the abnormal Nernstian material films facing each other, and connects one end side of one of the abnormal Nernstian material films facing each other and the other end side of the other abnormal Nernstian material film. Since they are connected, voltages generated in the same direction in each anomalous Nernst material film such as a ferromagnetic material can be added and amplified.
第3の発明に係る複合センサは、第1又は第2の発明において、前記薄膜サーミスタ部が、前記異常ネルンスト材料膜よりも高い電気抵抗を有し、前記異常ネルンスト材料膜が、前記薄膜サーミスタ部の上又は下に形成されていることを特徴とする。
すなわち、この複合センサでは、薄膜サーミスタ部が、異常ネルンスト材料膜よりも高い電気抵抗を有し、異常ネルンスト材料膜が、薄膜サーミスタ部の上又は下に形成されているので、平面方向のサイズを小さくすることが可能になると共に、温度検知部と熱流検知部とが積層構造となって同じ部分に形成されることで、より高精度な温度と熱流束とを検知可能になる。また、仮に熱源が微小で、センサと熱源との接触面積が小さかったとしても、温度検知部と熱流検知部とが積層構造となっているので、微小な熱源の温度と熱流束との双方が検知可能となる。
なお、薄膜サーミスタ部が、異常ネルンスト材料膜よりも高抵抗であるため、熱流検知部において薄膜サーミスタ部の導電性の影響を抑制することができる。
A composite sensor according to a third invention is the composite sensor according to the first or second invention, wherein the thin film thermistor section has a higher electrical resistance than the abnormal Nernst material film, and the abnormal Nernst material film is the thin film thermistor section. characterized by being formed above or below the
That is, in this composite sensor, the thin-film thermistor section has a higher electric resistance than the anomalous Nernst material film, and the anomalous Nernst material film is formed above or below the thin-film thermistor section. It is possible to reduce the size of the device, and the temperature detection unit and the heat flow detection unit are formed in the same portion with a laminated structure, so that the temperature and the heat flux can be detected with higher accuracy. Moreover, even if the heat source is minute and the contact area between the sensor and the heat source is small, both the temperature and the heat flux of the minute heat source can detectable.
Since the thin film thermistor has a resistance higher than that of the abnormal Nernstian material film, the influence of the conductivity of the thin film thermistor can be suppressed in the heat flow detecting section.
第4の発明に係る複合センサは、第1から第3の発明のいずれかにおいて、前記薄膜サーミスタ部が、結晶性Ti-Al-Nであり、前記異常ネルンスト材料膜が、Fe-Alであることを特徴とする。
すなわち、この複合センサでは、薄膜サーミスタ部が、結晶性Ti-Al-Nであり、異常ネルンスト材料膜が、Fe-Alであるので、互いに構成元素のうちAlが共通していることで、積層において高い接合性を得ることができる。特に、薄膜サーミスタ部が、一般式:TixAlyNz(但し、0.70≦y/(x+y)≦0.98、0.4≦z≦0.5、x+y+z=1)で示される金属窒化物薄膜からなる場合、高いB定数及び高熱伝導度が得られるだけでなく、比較的高い絶縁性を有しているため、積層される異常ネルンスト材料膜の熱流検知のための電圧検出は、薄膜サーミスタ部の導電性の影響を受けない。また、この材料の薄膜サーミスタ部は、柔軟性を有した膜であり、異常ネルンスト材料膜と共に柔軟性を有した基材に形成することで、全体としてフレキシブル性のある複合センサとすることができる。
A composite sensor according to a fourth invention is the composite sensor according to any one of the first to third inventions, wherein the thin film thermistor section is crystalline Ti-Al-N, and the anomalous Nernst material film is Fe-Al. It is characterized by
That is, in this composite sensor, the thin film thermistor portion is made of crystalline Ti—Al—N, and the anomalous Nernstian material film is made of Fe—Al. high bondability can be obtained. In particular, the thin film thermistor section is represented by the general formula: Ti x Al y N z (0.70≦y/(x+y)≦0.98, 0.4≦z≦0.5, x+y+z=1) In the case of metal nitride thin films, not only a high B constant and high thermal conductivity can be obtained, but also because they have relatively high insulating properties, voltage detection for heat flow detection of stacked anomalous Nernst material films is possible. , not affected by the conductivity of the thin film thermistor. In addition, the thin film thermistor part of this material is a flexible film, and by forming it on a flexible substrate together with the anomalous Nernst material film, a flexible composite sensor can be obtained as a whole. .
第5の発明に係る複合センサは、第1から第4の発明のいずれかにおいて、前記基材が、絶縁性フィルムであることを特徴とする。
すなわち、この複合センサでは、基材が、絶縁性フィルムであるので、全体としてフレキシブル性を得ることができ、測定対象物に押し当てた際に柔軟に湾曲して測定対象物と面接触させることが可能であり、設置自由度が向上すると共に柔軟性と高い温度応答性とを兼ね備えることができる。特に、絶縁性フィルムに設ける温度検知部と熱流検知部とがどちらも膜の積層体であるため、高い柔軟性を有することができる。なお、絶縁性フィルムには、絶縁性樹脂フィルム、フレキシブルガラス基板等が使用できる。
A composite sensor according to a fifth invention is characterized in that, in any one of the first to fourth inventions, the substrate is an insulating film.
That is, in this composite sensor, since the base material is an insulating film, it is possible to obtain flexibility as a whole, and when it is pressed against the object to be measured, it bends flexibly and comes into surface contact with the object to be measured. is possible, and flexibility and high temperature responsiveness can be combined while the degree of freedom of installation is improved. In particular, since both the temperature detection part and the heat flow detection part provided on the insulating film are laminated bodies of films, they can have high flexibility. In addition, an insulating resin film, a flexible glass substrate, or the like can be used as the insulating film.
本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係る複合センサによれば、薄膜サーミスタ部を有する温度検知部と、複数の異常ネルンスト材料膜を有する熱流検知部とを備えているので、同一基材で温度と熱流束とを計測可能であると共に、いずれも同じ基材に膜の積層で構成されており、薄型化が可能であり、高い精度で熱流を測定することができる。
したがって、本発明に係る複合センサでは、電子機器内部に搭載した場合など、高い設計自由度を得ることができる。また、本発明に係る複合センサは、熱流検知部を熱流センサ用だけでなく、熱流による発電用,スイッチ用としても適用可能である。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, there exist the following effects.
That is, according to the composite sensor of the present invention, since it is equipped with the temperature detection part having the thin film thermistor part and the heat flow detection part having a plurality of abnormal Nernstian material films, the temperature and the heat flux can be detected with the same base material. In addition to being measurable, all of them are composed of layers of films on the same base material, so they can be made thinner and can measure heat flow with high accuracy.
Therefore, with the composite sensor according to the present invention, it is possible to obtain a high degree of freedom in design, for example, when it is mounted inside an electronic device. Further, in the composite sensor according to the present invention, the heat flow detection part can be applied not only for the heat flow sensor but also for power generation by heat flow and switch use.
以下、本発明に係る複合センサにおける第1実施形態を、図1から図4を参照しながら説明する。なお、以下の説明に用いる図面では、各部を認識可能又は認識容易な大きさとするために必要に応じて縮尺を適宜変更している。 A first embodiment of a composite sensor according to the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 4. FIG. In addition, in the drawings used for the following description, the scale is appropriately changed as necessary in order to make each part recognizable or easily recognizable.
本実施形態の複合センサ1は、絶縁性の基材2と、基材2に形成された薄膜サーミスタ部3と薄膜サーミスタ部3の上及び下の少なくとも一方に対向して形成された一対の対向電極4とを有する温度検知部5と、基材2に形成され同一方向に延在していると共に基材2の平面方向に互いに平行に並んでいる異常ネルンスト効果が得られる複数の異常ネルンスト材料膜6と、複数の異常ネルンスト材料膜6を電気的に直列に接続する接続配線7とを有する熱流検知部8とを備えている。
The
また、本実施形態の複合センサ1は、基材2に形成され一対の対向電極4に接続された一対の第1パターン配線9と、基材2に形成され直列に接続された複数の異常ネルンスト材料膜6の両端部に接続された一対の第2パターン配線10とを備えている。
上記第1パターン配線9と上記第2パターン配線10とは、帯状の基材2の端部まで同一方向に延在している。
一対の第1パターン配線9は、基材2の端部にリード線接続用の一対の第1パッド部9aを有し、一対の第2パターン配線10は、基材2の端部にリード線接続用の一対の第2パッド部10aを有している。
なお、第1パッド部9a及び第2パッド部10a以外は、保護膜で覆われていてもよい。
The
The first pattern wiring 9 and the
The pair of
Note that areas other than the
上記接続配線7は、互いに対向する異常ネルンスト材料膜6の間にそれぞれ配されて互いに対向する一方の異常ネルンスト材料膜6の一端側と他方の異常ネルンスト材料膜6の他端側とを接続している。
本実施形態では、例えば図1に示すように、基材2の厚さ方向に生じた熱流に対して各異常ネルンスト材料膜6で生じた電圧の方向が同一方向になるように、4つの各異常ネルンスト材料膜6が接続配線7によって直列接続されている。これにより、4つの各異常ネルンスト材料膜6で生じた各電圧の合計が一対の第2パターン配線10間に生じることになる。
The
In this embodiment, for example, as shown in FIG. Abnormal
複数の異常ネルンスト材料膜6は、厚さ方向の熱流に対して発生する電圧方向に対して互いに平行に配列された帯状又は線状に形成されている。
なお、直列接続される異常ネルンスト材料膜6の数や長さを増やすことで、得られる電圧も大きくできる。
A plurality of abnormal Nernstian
By increasing the number and length of the anomalous
上記薄膜サーミスタ部3は、異常ネルンスト材料膜6よりも高い電気抵抗を有し、異常ネルンスト材料膜6が、薄膜サーミスタ部3の上又は下に形成されている。なお、本実施形態では、異常ネルンスト材料膜6が、薄膜サーミスタ部3の上に形成されて積層されているが、異常ネルンスト材料膜6を、薄膜サーミスタ部3の下に形成して逆に積層しても構わない。
The thin
また、本実施形態では、薄膜サーミスタ部3が結晶性Ti-Al-Nであり、異常ネルンスト材料膜6がFe-Alである。
なお、薄膜サーミスタ部3としては、一般式:MxAyNz(但し、MはTi,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni及びCuの少なくとも1種を示すと共に、AはAl又は(Al及びSi)を示す。0.70≦y/(x+y)≦0.98、0.4≦z≦0.5、x+y+z=1)で示され、六方晶系のウルツ鉱型の単相である金属窒化物からなる材料が好ましい。本実施形態では、薄膜サーミスタ部3として、一般式:TixAlyNz(但し、0.70≦y/(x+y)≦0.98、0.4≦z≦0.5、x+y+z=1)で示され、六方晶系のウルツ鉱型の単相である金属窒化物を採用している。
In this embodiment, the thin
The thin
ウルツ鉱型の結晶構造は、六方晶系の空間群P63mc(No.186)であり、MとAとは同じ原子サイトに属し(MはTi,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni及びCuの少なくとも1種を示すと共に、AはAl又は(Al及びSi)を示す。)、いわゆる固溶状態にある。ウルツ鉱型は、(M,A)N4四面体の頂点連結構造をとり、(M,A)サイトの最近接サイトがN(窒素)であり、(M,A)は窒素4配位をとる。
The wurtzite crystal structure has a hexagonal space group P6 3 mc (No. 186), and M and A belong to the same atomic site (M is Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, At least one of Ni and Cu is shown, and A is Al or (Al and Si)), which is a so-called solid solution state. The wurtzite type has a vertex-connected structure of (M, A) N 4 tetrahedra, the nearest site of the (M, A) site is N (nitrogen), and (M, A) has
なお、Ti以外に、V(バナジウム)、Cr(クロム)、Mn(マンガン)、Fe(鉄)、Co(コバルト)、Ni(ニッケル)、Cu(銅)が同様に上記結晶構造においてTiと同じ原子サイトに存在することができ、Mの元素となり得る。有効イオン半径は、原子間の距離を把握することによく使われる物性値であり、特によく知られているShannonのイオン半径の文献値を用いると、論理的にもウルツ鉱型のMxAyNz(但し、MはTi,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni及びCuの少なくとも1種を示すと共に、AはAl又は(Al及びSi)を示す。)が得られると推測できる。
以下の表1にAl,Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Siの各イオン種における有効イオン半径を示す(参照論文 R.D.Shannon, Acta Crystallogr., Sect.A, 32, 751(1976))。
In addition to Ti, V (vanadium), Cr (chromium), Mn (manganese), Fe (iron), Co (cobalt), Ni (nickel), and Cu (copper) are the same as Ti in the above crystal structure. It can exist at an atomic site and can be an element of M. The effective ionic radius is a physical property value that is often used to grasp the distance between atoms. y N z (where M represents at least one of Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni and Cu, and A represents Al or (Al and Si)) can be assumed to be obtained. .
Table 1 below shows the effective ion radii for each ion species of Al, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, and Si (reference paper RD Shannon, Acta Crystallogr., Sect. A, 32, 751 (1976)).
なお、Ti-Al-Nは、ウルツ鉱型の結晶構造をもつ窒化物絶縁体であるAl-NのAlサイトをTiで部分置換することにより、キャリアドーピングし、電気伝導が増加することで、サーミスタ特性が得られるものであるが、V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni及びCuは、Tiと同じ3d遷移金属元素に属することから、ウルツ鉱型のMxAyNz(但し、MはTi,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni及びCuの少なくとも1種を示すと共に、AはAl又は(Al及びSi)を示す。)において、サーミスタ特性が得ることが可能である。 Note that Ti--Al--N is a nitride insulator having a wurtzite crystal structure. Although V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni and Cu belong to the same 3d transition metal elements as Ti, wurtzite type M x A y N z (however, M represents at least one of Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni and Cu, and A represents Al or (Al and Si).), thermistor characteristics can be obtained.
上記異常ネルンスト材料膜6は、上記Fe-Alの他に、Fe-Pt,Co-Pt等の材料や、Co2MnGa,Co2MnAl,Co2MnSi等のホイスラー系合金材料等の自発磁化が大きい強磁性体材料や、Mn2Sn等の反強磁性材料などが採用可能である。
The anomalous
上記基材2は、帯状又は長方形状のポリイミドの絶縁性樹脂フィルムであり、PET:ポリエチレンテレフタレート,PEN:ポリエチレンナフタレート等でも作製できるが、柔軟性と耐熱性とが要求される用途としては、耐熱性に優れたポリイミドフィルムが望ましい。
なお、基材2として、柔軟性が要求されていない場合、ガラス基板、アルミナなどの絶縁性セラミックス基板などを採用しても構わない。熱流検知部の異常ネルンスト材料には、基板と垂直方向に熱流を通すことで高い電圧が得られるので、より薄い絶縁性基板が望ましい。
The
As the
一対の上記対向電極4は、互いに対向状態とされていると共に、複数の櫛部を有した櫛形パターンとされている。
対向電極4及び第1パターン配線9は、例えばCr膜の単層や、Cr膜とAu膜との積層金属膜等の種々の金属膜が採用可能である。
上記第2パターン配線10は、起電力が小さいAu膜が好ましいが、Cr膜とAu膜との積層金属膜等も採用可能である。
第1パターン配線9と第2パターン配線10とが同じ電極材料から構成されれば、電極材料の成膜工程とパターニング工程とを同一とすることができ、プロセスが簡略化できる。
The pair of
For the
The second pattern wiring 10 is preferably an Au film with a small electromotive force, but a laminated metal film or the like of a Cr film and an Au film can also be used.
If the
本実施形態の複合センサ1の製造方法は、まず基材2上に薄膜サーミスタ部3を成膜し、さらにパターニングする薄膜サーミスタ部形成工程と、薄膜サーミスタ部3上に異常ネルンスト材料膜6を成膜し、さらにパターニングする異常ネルンスト材料膜形成工程と、対向電極4,第1パターン配線及び第2パターン配線10を成膜し、さらにパターニングする電極形成工程とを有している。
The manufacturing method of the
上記薄膜サーミスタ部形成工程では、例えば基材2上にTi-Al合金スパッタリングターゲットを用いて窒素含有雰囲気中で反応性スパッタを行って薄膜サーミスタ部3を成膜する。
また、上記異常ネルンスト材料膜形成工程では、例えばFe-Al合金スパッタリングターゲットを用いてスパッタを行って異常ネルンスト材料膜6を成膜する。
In the thin film thermistor portion forming step, the thin
In the abnormal Nernst material film forming step, the abnormal
このように本実施形態の複合センサ1では、薄膜サーミスタ部3を有する温度検知部5と、複数の異常ネルンスト材料膜6を有する熱流検知部8とを備えているので、同一の基材2で温度と熱流束とを計測可能であると共に、いずれも同じ基材2に膜の積層で構成されており、薄型化が可能である。特に、熱流検知部8が、熱流の方向に対して直交する方向に電圧が生じる複数の異常ネルンスト材料膜6を平面方向に並べて電気的に直列に接続していることで、多くの配線数で異常ネルンスト材料膜6を並べることで、厚さを増やさずに電圧を増幅することができる。
As described above, the
また、薄膜サーミスタ部3が、異常ネルンスト材料膜6よりも高い電気抵抗を有し、異常ネルンスト材料膜6が、薄膜サーミスタ部3の上又は下に形成されているので、平面方向のサイズを小さくすることが可能になると共に、温度検知部5と熱流検知部8とが積層構造となって同じ部分に形成されることで、より高精度な温度と熱流束とを検知可能になる。
また、仮に熱源が微小で、センサと熱源の接触面積が小さい場合でも、温度検知部5と熱流検知部8とが積層構造となっているので、温度検知部5の面積を小さくすることができ、微小な熱源の温度と熱流束との双方が検知可能となる。
熱源と点接触となった場合は、熱流検知部8と点接触させることで、熱流が薄膜サーミスタ部3に直ちに伝わり、薄膜サーミスタ部3で熱源の温度検知が可能となる。
In addition, since the thin
Further, even if the heat source is minute and the contact area between the sensor and the heat source is small, the area of the
In the case of point contact with the heat source, the heat flow is immediately transmitted to the thin
また、薄膜サーミスタ部3が、結晶性Ti-Al-Nであり、異常ネルンスト材料膜6が、Fe-Alであるので、互いに構成元素のうちAlが共通していることで、積層において高い接合性を得ることができる。特に、薄膜サーミスタ部3が、一般式:TixAlyNz(但し、0.70≦y/(x+y)≦0.98、0.4≦z≦0.5、x+y+z=1)で示される金属窒化物からなる場合、高いB定数及び高熱伝導度が得られるだけでなく、比較的高い絶縁性を有しているため、積層される異常ネルンスト材料膜6が、薄膜サーミスタ部3の導電性の影響を受け難い。
In addition, since the thin
また、この材料の薄膜サーミスタ部3は、柔軟性を有した膜であり、異常ネルンスト材料膜6と共に柔軟性を有した基材2に形成することで、全体としてフレキシブル性のある複合センサとすることができる。
すなわち、基材2が、絶縁性フィルムであれば、全体としてフレキシブル性を得ることができ、測定対象物に押し当てた際に柔軟に湾曲して測定対象物と面接触させることが可能であり、設置自由度が向上すると共に柔軟性と高い温度応答性とを兼ね備えることができる。
In addition, the thin
That is, if the
次に、本発明に係る複合センサの第2実施形態について、図5から図8を参照して以下に説明する。なお、以下の実施形態の説明において、上記実施形態において説明した同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。 Next, a second embodiment of the composite sensor according to the invention will be described below with reference to FIGS. 5 to 8. FIG. In addition, in the following description of the embodiments, the same reference numerals are assigned to the same constituent elements as described in the above embodiments, and the description thereof will be omitted.
第2実施形態と第1実施形態との異なる点は、第1実施形態では、異常ネルンスト材料膜6が薄膜サーミスタ部3上に積層されて温度検知部5上に熱流検知部8が設けられているのに対し、第2実施形態の複合センサ21では、図5から図8に示すように、異常ネルンスト材料膜6が薄膜サーミスタ部3に近接して基材2上に形成され温度検知部5と熱流検知部8とが隣接配置されている点である。
The difference between the second embodiment and the first embodiment is that in the first embodiment, the abnormal
このように第2実施形態では、異常ネルンスト材料膜6が薄膜サーミスタ部3に近接して基材2上に形成されているので、第1実施形態と同様に、温度検知部25と熱流検知部28とを同一基材2に膜で構成することができ、薄型化が可能である。
As described above, in the second embodiment, the abnormal
なお、本発明の技術範囲は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記各実施形態では、基材に絶縁性樹脂フィルムを採用しているが、フレキシブルガラス基板を採用しても構わない。基材が、フレキシブルガラス基板であれば、上記実施形態と同様に、全体としてフレキシブル性を得ることができる。なお、フレキシブルガラス基板は、化学強化、表面強化等のガラスを強化する処理がされた湾曲耐性のある超薄板の強化ガラス基板(例えば、市販されている日本電気硝子株式会社製のG-Leaf(登録商標))等が採用可能であり、従来のフロート製法等で製造されたソーダガラス基板や、石英基板、パイレックス(登録商標)基板(コーニング製ホウケイ酸ガラスの商標、(PYREX(登録商標))よりも柔軟性のあるガラス基板である。
基板に柔軟性をもたせるには、湾曲耐性が求められる。評価方法は、基板を、2枚の柔軟性有する薄い樹脂フィルムではさみ、直径200mmの円筒状の物体にまきつけ(2枚で挟む理由は基板を均一に曲げるため)、次に基板を元の平らな状態に戻す曲げ試験を実施する。湾曲耐性のある基板は、曲げ試験後、割れない、クラックが生じない基板である。中でも、円筒状の物体の直径がより小さい条件でも割れない基板が、湾曲耐性の高い基板であり、フレキシブル基板として良適である。
The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
For example, in each of the embodiments described above, an insulating resin film is used as the base material, but a flexible glass substrate may be used. If the base material is a flexible glass substrate, flexibility can be obtained as a whole, as in the above embodiment. The flexible glass substrate is an ultra-thin tempered glass substrate that is resistant to bending and has undergone glass strengthening treatment such as chemical strengthening and surface strengthening (for example, commercially available G-Leaf manufactured by Nippon Electric Glass Co., Ltd.). (registered trademark)), etc. can be adopted, and soda glass substrates manufactured by conventional float manufacturing methods, etc., quartz substrates, Pyrex (registered trademark) substrates (Corning borosilicate glass trademark, (PYREX (registered trademark) ) is a more flexible glass substrate.
In order to give the substrate flexibility, resistance to bending is required. The evaluation method is to sandwich the substrate between two flexible thin resin films, wrap it around a cylindrical object with a diameter of 200 mm (the reason for sandwiching between the two is to bend the substrate uniformly), and then return the substrate to its original flatness. Perform a bending test to return to a normal state. A bend-tolerant substrate is a substrate that does not split or crack after a bending test. Among them, a substrate that does not crack even when the diameter of a cylindrical object is smaller is a substrate with high bending resistance and is suitable as a flexible substrate.
1,21…複合センサ、2…基材、3…薄膜サーミスタ部、4…対向電極、5,25…温度検知部、6…異常ネルンスト材料膜、7…接続配線、8,28…熱流検知部
Claims (5)
前記基材に形成された薄膜サーミスタ部と前記薄膜サーミスタ部の上及び下の少なくとも一方に対向して形成された一対の対向電極とを有する温度検知部と、
前記基材に形成され同一方向に延在していると共に前記基材の平面方向に互いに平行に並んでいる異常ネルンスト効果が得られる複数の異常ネルンスト材料膜と、複数の前記異常ネルンスト材料膜を電気的に直列に接続する接続配線とを有する熱流検知部とを備え、
前記薄膜サーミスタ部が、前記異常ネルンスト材料膜よりも高い電気抵抗を有し、
前記異常ネルンスト材料膜が、前記薄膜サーミスタ部の上又は下に積層されていることを特徴とする複合センサ。 an insulating substrate;
a temperature detection part having a thin film thermistor part formed on the base material and a pair of counter electrodes formed facing at least one of upper and lower sides of the thin film thermistor part;
a plurality of anomalous Nernstian material films formed on the base material and extending in the same direction and arranged parallel to each other in a planar direction of the base material to obtain an anomalous Nernstian effect; and a heat flow detection unit having a connection wiring electrically connected in series,
The thin film thermistor section has a higher electrical resistance than the anomalous Nernst material film,
A composite sensor , wherein the anomalous Nernst material film is laminated above or below the thin film thermistor section .
前記接続配線が、互いに対向する前記異常ネルンスト材料膜の間にそれぞれ配されて互いに対向する一方の前記異常ネルンスト材料膜の一端側と他方の前記異常ネルンスト材料膜の他端側とを接続していることを特徴とする複合センサ。 The composite sensor of claim 1, wherein
The connection wiring is disposed between the abnormal Nernst material films facing each other, and connects one end side of one of the abnormal Nernst material films facing each other and the other end side of the other abnormal Nernst material film. A composite sensor characterized by:
前記薄膜サーミスタ部が、一般式:M x A y N z (但し、MはTi,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni及びCuの少なくとも1種を示すと共に、AはAl又は(Al及びSi)を示す。0.70≦y/(x+y)≦0.98、0.4≦z≦0.5、x+y+z=1)で示され、六方晶系のウルツ鉱型の単相である金属窒化物からなる材料であり、
前記異常ネルンスト材料膜が、Fe-Al,Co 2 MnGa,Co 2 MnAl,Co 2 ,MnSi又はMn 2 Snであることを特徴とする複合センサ。 The composite sensor according to claim 1 or 2,
The thin film thermistor portion has the general formula: M x A y N z (where M represents at least one of Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni and Cu, and A represents Al or (Al and Si): 0.70 ≤ y / (x + y) ≤ 0.98, 0.4 ≤ z ≤ 0.5, x + y + z = 1) and is a hexagonal wurtzite single phase metal A material made of nitride,
A composite sensor , wherein the anomalous Nernstian material film is Fe—Al, Co 2 MnGa, Co 2 MnAl, Co 2 , MnSi or Mn 2 Sn .
前記薄膜サーミスタ部が、結晶性Ti-Al-Nであり、
前記異常ネルンスト材料膜が、Fe-Alであることを特徴とする複合センサ。 In the composite sensor according to any one of claims 1 to 3,
the thin film thermistor portion is crystalline Ti-Al-N,
A composite sensor, wherein the anomalous Nernstian material film is Fe—Al.
前記基材が、絶縁性フィルムであることを特徴とする複合センサ。 In the composite sensor according to any one of claims 1 to 4,
A composite sensor, wherein the substrate is an insulating film.
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