JPH02165025A - サーモパイル - Google Patents
サーモパイルInfo
- Publication number
- JPH02165025A JPH02165025A JP63319370A JP31937088A JPH02165025A JP H02165025 A JPH02165025 A JP H02165025A JP 63319370 A JP63319370 A JP 63319370A JP 31937088 A JP31937088 A JP 31937088A JP H02165025 A JPH02165025 A JP H02165025A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- insulating film
- thermocouple
- group
- layer
- junctions
- Prior art date
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- Pending
Links
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 15
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、直列に接続した多数の熱電対が被測定体から
放射される赤外線を受光して発生する起電力により、被
測定体の温度を非接触で測定するサーモパイルに関する
。
放射される赤外線を受光して発生する起電力により、被
測定体の温度を非接触で測定するサーモパイルに関する
。
第３図、第４図は従来のこの種サーモパイルの一例の構
造を示す。
造を示す。
図において１１はシリコンフレーム、１２はシリコン基
板の開口部、１３は絶縁膜、１４は熱電対を構成するゼ
ーベック係数の高い熱電金属膜、１５−１は温接点、１
５−２は冷接点、１６はＳ ｒ ０２などの絶縁膜、１
７は黒体、１８はゲンデイング部、１９はデンディング
パット部である。
板の開口部、１３は絶縁膜、１４は熱電対を構成するゼ
ーベック係数の高い熱電金属膜、１５−１は温接点、１
５−２は冷接点、１６はＳ ｒ ０２などの絶縁膜、１
７は黒体、１８はゲンデイング部、１９はデンディング
パット部である。
シリコン基板表面に薄い絶縁膜１３を形成し。
絶縁膜１３上に熱電対を直列に接続するためのオーミッ
ク金属膜とデンディング部１８を形成し。
ク金属膜とデンディング部１８を形成し。
温接点１５−１となるオーミック金属膜と冷接点１５−
２となるオーミック金属膜を結ぶゼーベック係数の高い
熱電金属Ｍ１４を形成して直列に接続した熱電対群を形
成する。なお、熱電金属膜１４は、ゼーベック係数の付
号が異なる２種の物質１４−１．１４−２からなり、こ
れらで１つの熱電対全形成している。
２となるオーミック金属膜を結ぶゼーベック係数の高い
熱電金属Ｍ１４を形成して直列に接続した熱電対群を形
成する。なお、熱電金属膜１４は、ゼーベック係数の付
号が異なる２種の物質１４−１．１４−２からなり、こ
れらで１つの熱電対全形成している。
絶縁膜１３表面に熱電対群パターンを覆う絶縁膜１６を
形成し、絶縁膜１５上に温接点１５−１群に重なる黒体
１７を形成し、デンディング部１８上の絶縁膜１６の一
部を開口して設ンデイングパット部１９を形成する。
形成し、絶縁膜１５上に温接点１５−１群に重なる黒体
１７を形成し、デンディング部１８上の絶縁膜１６の一
部を開口して設ンデイングパット部１９を形成する。
次に、シリコン基板裏面からフレーム部１１以外の領域
のシリコン層をエツチング除去して開口部１２を形成す
る。
のシリコン層をエツチング除去して開口部１２を形成す
る。
温接点１５−１群は絶縁膜１３のみになった領域上に位
置し、冷接点１５−２群は絶縁膜１３のシリコンフレー
ム１１に接合する領域上に位置し。
置し、冷接点１５−２群は絶縁膜１３のシリコンフレー
ム１１に接合する領域上に位置し。
シリコンフレーム１１のヒートシンクトシテノ作用によ
り冷却される。
り冷却される。
被測定体から放射された赤外線が黒体１７に吸収され、
各熱電対で温接点１５−１と冷接点１５−２の間に温度
差ができ、温度差に対応する起電力が発生する。
各熱電対で温接点１５−１と冷接点１５−２の間に温度
差ができ、温度差に対応する起電力が発生する。
各熱電対で発生した起電力の和をポンディング部１８か
ら取り出して計測し、被測定体の温度を測定する。
ら取り出して計測し、被測定体の温度を測定する。
サーモパイルにおいて、発生する起電力を増大して性能
を向上させるには、熱電対の対長を大きくするか、また
は、熱電対の数を増やすなどが有効な手段である。
を向上させるには、熱電対の対長を大きくするか、また
は、熱電対の数を増やすなどが有効な手段である。
しかし、従来の上記のような構造では、上記の手段には
限界があった。
限界があった。
すなわち、素子の寸法、つまりシリコンフレーム１１の
外形寸法を一定に保って、熱電対の数を増やすには、熱
電対の寸法を小さくする必要があるが、形成精度に限界
があることから、２次元構造を採る限シ、熱電対の数に
はおのずと限界がある。
外形寸法を一定に保って、熱電対の数を増やすには、熱
電対の寸法を小さくする必要があるが、形成精度に限界
があることから、２次元構造を採る限シ、熱電対の数に
はおのずと限界がある。
なお、素子寸法を大きくすると熱電対の数を増やすこと
ができるが、１つのシリコンウエノ・からとれる個数が
減るとともに、素子のパンケージが大きくなり、素子の
コストと・ヂツケージコストが高くなるなどの問題が生
ずる。また対長を大きくすることも素子やＡ’ツケージ
を大きくするという同様の問題を生ずることとなる。
ができるが、１つのシリコンウエノ・からとれる個数が
減るとともに、素子のパンケージが大きくなり、素子の
コストと・ヂツケージコストが高くなるなどの問題が生
ずる。また対長を大きくすることも素子やＡ’ツケージ
を大きくするという同様の問題を生ずることとなる。
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、素子平面
寸法を大きくすることなく、より大きな起電力を得るこ
とができるものを提供することを目的とする。
寸法を大きくすることなく、より大きな起電力を得るこ
とができるものを提供することを目的とする。
本発明のサーモ・やイルは、直列に接続した熱電対群を
複数群薄い絶縁膜を挾んで立体構造に配設し、熱電対群
の間の絶縁膜に設けた開口を通して各熱電対群を直列に
接続し、直列に接続した熱電対の数と増やしたものであ
る。
複数群薄い絶縁膜を挾んで立体構造に配設し、熱電対群
の間の絶縁膜に設けた開口を通して各熱電対群を直列に
接続し、直列に接続した熱電対の数と増やしたものであ
る。
第１図、第２図は本発明の一実施例の構造及び製造工程
中の構造を示す。
中の構造を示す。
図に示すものは二層構造の例で、第１図（ａ）は１層目
の構造を、第１図（ｂ）は２層目の構造を示し、それぞ
れＸ１Ｘ２，７１７２間の熱電対パターンの図示を省略
したものである。
の構造を、第１図（ｂ）は２層目の構造を示し、それぞ
れＸ１Ｘ２，７１７２間の熱電対パターンの図示を省略
したものである。
図において１１．１２．１３．１４．１５−１％１５−
２．１６．１８は第３図、第４図の同一符号が示す部分
に相当する部分を示し、２０は１層目の熱電対群と２層
目の熱電対群を直列に接続するための絶縁膜１６の開口
、２４は熱電対を構成するゼーベック係数の高い熱電金
属膜、２５−１は温接点、２５−２は冷接点、２６は絶
縁膜、２７は黒体、３０はデンディング部１８から起電
力を外部に取り出すための絶縁膜２６の開口である。
２．１６．１８は第３図、第４図の同一符号が示す部分
に相当する部分を示し、２０は１層目の熱電対群と２層
目の熱電対群を直列に接続するための絶縁膜１６の開口
、２４は熱電対を構成するゼーベック係数の高い熱電金
属膜、２５−１は温接点、２５−２は冷接点、２６は絶
縁膜、２７は黒体、３０はデンディング部１８から起電
力を外部に取り出すための絶縁膜２６の開口である。
従来の製造の場合と同様、シリコン基板表面に形成した
絶縁膜１３上に直列に接続した１層目の熱電対群を形成
し、該熱電対群を穫う絶縁膜１６を形成する〔第２図（
ａ）〕。
絶縁膜１３上に直列に接続した１層目の熱電対群を形成
し、該熱電対群を穫う絶縁膜１６を形成する〔第２図（
ａ）〕。
次に、絶縁膜１６に開口２０と設け〔第２図（ｂｌ）。
絶縁膜１６上に、１層目の場合と同様、熱電対を直列に
接続するためのオーミック金属膜及び開口２０を通して
２層目の熱電対群の一端を１層目のデンディング部１８
に接続するオーミック金属膜を形成し、温接点２５−１
となるオーミック金属膜と冷接点２５−２となるオーミ
ック金属膜を結ぶ熱電金属膜２４を形成して直列に接続
した２層目の熱電対群を形成し、該熱電対群を覆う絶縁
膜２６を形成する〔第２図（Ｃ）〕。
接続するためのオーミック金属膜及び開口２０を通して
２層目の熱電対群の一端を１層目のデンディング部１８
に接続するオーミック金属膜を形成し、温接点２５−１
となるオーミック金属膜と冷接点２５−２となるオーミ
ック金属膜を結ぶ熱電金属膜２４を形成して直列に接続
した２層目の熱電対群を形成し、該熱電対群を覆う絶縁
膜２６を形成する〔第２図（Ｃ）〕。
絶縁膜２６上に１層目の温接点１５−１群と２層目の温
接点２５−１群に重なる黒体２７を設け〔第２図（ｄ）
〕、シリコン基基板面からフレーム部１１以外の領域の
シリコン層分エッテン除去して開口部１２を形成する〔
第２図（ｅ）〕。
接点２５−１群に重なる黒体２７を設け〔第２図（ｄ）
〕、シリコン基基板面からフレーム部１１以外の領域の
シリコン層分エッテン除去して開口部１２を形成する〔
第２図（ｅ）〕。
上記の構造では、黒体２７が赤外線吸収により発生する
熱が１層目、２層目の各熱電対に伝わり、温［点１５−
１．２５−１からシリコンフレーム１１上に位置する冷
接点１５−２．２５−２へと流れる。この場合、１層目
の温接点１５−１と冷接点１５−２間にも十分な電位差
が生ずる。
熱が１層目、２層目の各熱電対に伝わり、温［点１５−
１．２５−１からシリコンフレーム１１上に位置する冷
接点１５−２．２５−２へと流れる。この場合、１層目
の温接点１５−１と冷接点１５−２間にも十分な電位差
が生ずる。
なお、２層構造のものを示したが、３層またはそれ以上
の多層構造にすることも可能である。
の多層構造にすることも可能である。
以上説明したように１本発明によれば、素子平面寸法を
大きくすることなく、熱電対の数を増やすことができ、
取り出せる起電力が大きくなり、性能を向上させること
ができるという効果がある。
大きくすることなく、熱電対の数を増やすことができ、
取り出せる起電力が大きくなり、性能を向上させること
ができるという効果がある。
第１図、第２図は本発明の一実施例の構造及び製造工程
中の構造を示す平面図、断面図、第３図。 第４図は従来のこの種サーモ・ぞイルの一例の構造を示
す平面図、断面図である。 １１・・・シリコンフレーム、１２・・・開口１．ｉａ
・・・絶縁膜、１４．２４・・・熱電金属膜、１５−１
。 ２５−１・・・温接点、１５−２．２５−２・・・冷接
点、１６．２６・・・絶縁膜、２７・・・黒体、１８・
・・ボンディング部、２０．３０・・・開口 なお図中同一符号は同一または相当するものを示す。 特許出願人 新日本無線株式会社
中の構造を示す平面図、断面図、第３図。 第４図は従来のこの種サーモ・ぞイルの一例の構造を示
す平面図、断面図である。 １１・・・シリコンフレーム、１２・・・開口１．ｉａ
・・・絶縁膜、１４．２４・・・熱電金属膜、１５−１
。 ２５−１・・・温接点、１５−２．２５−２・・・冷接
点、１６．２６・・・絶縁膜、２７・・・黒体、１８・
・・ボンディング部、２０．３０・・・開口 なお図中同一符号は同一または相当するものを示す。 特許出願人 新日本無線株式会社
Claims (1)
- シリコン基板表面に薄い絶縁膜を形成し、該絶縁膜上に
温接点群を内側に冷接点群を外側に配列して直列に接続
した熱電対群を複数群薄い絶縁膜を挾んで立体構造に配
設し、熱電対群の間の絶縁膜に設けた開口を通して各熱
電対群を直列に接続し、最上層の熱電対群上に薄い絶縁
膜を挾んで各熱電対群の温接点群に重なる黒体を設け、
上記シリコン基板を裏面から各熱電対群の温接点群と冷
接点群に対応する構造にエッチング成形したサーモパイ
ル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63319370A JPH02165025A (ja) | 1988-12-20 | 1988-12-20 | サーモパイル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63319370A JPH02165025A (ja) | 1988-12-20 | 1988-12-20 | サーモパイル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02165025A true JPH02165025A (ja) | 1990-06-26 |
Family
ID=18109391
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63319370A Pending JPH02165025A (ja) | 1988-12-20 | 1988-12-20 | サーモパイル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02165025A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0543037U (ja) * | 1991-11-11 | 1993-06-11 | 株式会社村田製作所 | 赤外線検知用サーモパイル |
| JPH06260686A (ja) * | 1992-10-28 | 1994-09-16 | Japan Energy Corp | 積層サーモパイル及びその製造方法 |
| JP2002162291A (ja) * | 2000-11-22 | 2002-06-07 | Ihi Aerospace Co Ltd | 赤外線検出素子 |
| KR100359836B1 (ko) * | 2000-02-21 | 2002-11-07 | 엘지전자 주식회사 | 써모파일 센서 |
| JP2006292703A (ja) * | 2005-04-05 | 2006-10-26 | Yoshinobu Abe | 熱電対 |
| KR100791987B1 (ko) * | 2006-05-04 | 2008-01-04 | 연세대학교 산학협력단 | 분배 유로를 갖는 열센서와 그 제조방법 |
| WO2011136203A1 (ja) * | 2010-04-26 | 2011-11-03 | 株式会社エッチ．エム．イー． | 温度センサ素子及びこれを用いた放射温度計、並びに温度センサ素子の製造方法と、フォトレジスト膜を用いた多重層薄膜サーモパイル及びこれを用いた放射温度計、並びに多重層薄膜サーモパイルの製造方法 |
| US8215831B2 (en) * | 2004-06-09 | 2012-07-10 | Excelitas Technologies Gmbh & Co. Kg | Sensor element |
-
1988
- 1988-12-20 JP JP63319370A patent/JPH02165025A/ja active Pending
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0543037U (ja) * | 1991-11-11 | 1993-06-11 | 株式会社村田製作所 | 赤外線検知用サーモパイル |
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| US8215831B2 (en) * | 2004-06-09 | 2012-07-10 | Excelitas Technologies Gmbh & Co. Kg | Sensor element |
| JP4671752B2 (ja) * | 2005-04-05 | 2011-04-20 | 可伸 安部 | 熱電対 |
| JP2006292703A (ja) * | 2005-04-05 | 2006-10-26 | Yoshinobu Abe | 熱電対 |
| KR100791987B1 (ko) * | 2006-05-04 | 2008-01-04 | 연세대학교 산학협력단 | 분배 유로를 갖는 열센서와 그 제조방법 |
| WO2011136203A1 (ja) * | 2010-04-26 | 2011-11-03 | 株式会社エッチ．エム．イー． | 温度センサ素子及びこれを用いた放射温度計、並びに温度センサ素子の製造方法と、フォトレジスト膜を用いた多重層薄膜サーモパイル及びこれを用いた放射温度計、並びに多重層薄膜サーモパイルの製造方法 |
| CN102947683A (zh) * | 2010-04-26 | 2013-02-27 | Hme有限公司 | 温度传感器及采用该温度传感器的辐射温度计、温度传感器的制造方法、采用光刻胶膜的多层薄膜热电堆及采用该热电堆的辐射温度计、以及多层薄膜热电堆的制造方法 |
| JP5824690B2 (ja) * | 2010-04-26 | 2015-11-25 | 株式会社エッチ．エム．イー | 温度センサ素子及びこれを用いた放射温度計 |
| JP2015227880A (ja) * | 2010-04-26 | 2015-12-17 | 株式会社エッチ．エム．イー | 温度センサ素子及びこれを用いた放射温度計、並びに温度センサ素子の製造方法と、フォトレジスト膜を用いた多重層薄膜サーモパイル及びこれを用いた放射温度計、並びに多重層薄膜サーモパイルの製造方法 |
| US9759613B2 (en) | 2010-04-26 | 2017-09-12 | Hme Co., Ltd. | Temperature sensor device and radiation thermometer using this device, production method of temperature sensor device, multi-layered thin film thermopile using photo-resist film and radiation thermometer using this thermopile, and production method of multi-layered thin film thermopile |
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