JPH08233664A - 熱検出素子 - Google Patents
熱検出素子Info
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- JPH08233664A JPH08233664A JP7336265A JP33626595A JPH08233664A JP H08233664 A JPH08233664 A JP H08233664A JP 7336265 A JP7336265 A JP 7336265A JP 33626595 A JP33626595 A JP 33626595A JP H08233664 A JPH08233664 A JP H08233664A
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- substrate
- pair
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- conductive
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R21/00—Arrangements for measuring electric power or power factor
- G01R21/02—Arrangements for measuring electric power or power factor by thermal methods, e.g. calorimetric
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Fire-Detection Mechanisms (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、放熱素子と感熱素子の間に制御さ
れた関係を有する、費用効果の高い熱検出素子を提供す
る。 【解決手段】 熱検出素子（１０）は、絶縁基板（２
０）を備え、絶縁基板は、基板が他の電気構成要素と電
気的に接続できるよう、基板上に形成された複数の導電
相互接続素子（たとえば２５Ａ、２６Ａ、２７Ａ、２８
Ａ）を有する。放熱素子（３０）は、少なくとも一部が
基板内に埋め込まれ、少なくとも１個の導電相互接続素
子と電気的に連絡するよう取り付けられている。感熱素
子（４０）は、放熱素子によって放射される熱エネルギ
ーの有意の部分が感熱素子に振り向けられるよう、放熱
素子に隣接して取り付けられる。感熱素子は、少なくと
も１個の導電相互接続素子と電気的に連絡するようにも
取り付けられている。この構成によって、表面に取り付
けることができ、正確で再現可能な信号出力を与え、低
価格で信頼性の高い熱検出素子が生成される。
れた関係を有する、費用効果の高い熱検出素子を提供す
る。 【解決手段】 熱検出素子（１０）は、絶縁基板（２
０）を備え、絶縁基板は、基板が他の電気構成要素と電
気的に接続できるよう、基板上に形成された複数の導電
相互接続素子（たとえば２５Ａ、２６Ａ、２７Ａ、２８
Ａ）を有する。放熱素子（３０）は、少なくとも一部が
基板内に埋め込まれ、少なくとも１個の導電相互接続素
子と電気的に連絡するよう取り付けられている。感熱素
子（４０）は、放熱素子によって放射される熱エネルギ
ーの有意の部分が感熱素子に振り向けられるよう、放熱
素子に隣接して取り付けられる。感熱素子は、少なくと
も１個の導電相互接続素子と電気的に連絡するようにも
取り付けられている。この構成によって、表面に取り付
けることができ、正確で再現可能な信号出力を与え、低
価格で信頼性の高い熱検出素子が生成される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱検出素子、特に
パワー検波回路に採用される熱検出素子に関する。
パワー検波回路に採用される熱検出素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】往々にして、特定の信号の平均電力を測
定することが望ましい。以前は、平均信号電力をダイオ
ード検波器回路で測定していた。特に、問題の信号が高
周波範囲の交流信号の場合はそうであった。ダイオード
検波器回路では、ダイオードに「二乗」領域内になるよ
うバイアスをかけながら、測定すべき信号をダイオード
に通す。二乗領域では、ダイオードの両端の電圧は、入
力信号電力に比例する。入力信号によってダイオードが
二乗領域から外れない限り、信号電力は正確に測定され
る。
定することが望ましい。以前は、平均信号電力をダイオ
ード検波器回路で測定していた。特に、問題の信号が高
周波範囲の交流信号の場合はそうであった。ダイオード
検波器回路では、ダイオードに「二乗」領域内になるよ
うバイアスをかけながら、測定すべき信号をダイオード
に通す。二乗領域では、ダイオードの両端の電圧は、入
力信号電力に比例する。入力信号によってダイオードが
二乗領域から外れない限り、信号電力は正確に測定され
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、測定すべき信
号が複雑な場合、たとえば信号が複数の正弦成分を有す
る場合、個々の正弦成分は建設的に干渉し、ダイオード
を二乗領域から外すことがある。その結果、検波器回路
によって電力が正確に測定される。その他の検波器回路
の誤りは、周囲温度の変化とともに発生し、回路の電力
測定能力に有害な影響を及ぼす。
号が複雑な場合、たとえば信号が複数の正弦成分を有す
る場合、個々の正弦成分は建設的に干渉し、ダイオード
を二乗領域から外すことがある。その結果、検波器回路
によって電力が正確に測定される。その他の検波器回路
の誤りは、周囲温度の変化とともに発生し、回路の電力
測定能力に有害な影響を及ぼす。
【０００４】米国特許第5,376,880号で、上記のダイオ
ード電力検出器回路の欠点を克服する新しい電力検出回
路が開示されている。'880号の特許では、例示的な実施
例で、第１および第２熱検出器、誤差増幅器、および加
算器を採用した回路で平均電力を測定する。第１熱検出
器は、誤差増幅器に基準信号を供給する。加算器は、測
定すべき入力信号および誤差増幅器から出力された信号
を受信する。加算器は、複合信号、すなわち誤差増幅器
からの出力信号および入力信号の電力の合計を示す信号
を、第２熱検出器に供給する。第２熱検出器は、複合信
号を受信し、複合信号の電力を示す帰還信号を誤差増幅
器に出力する。誤差増幅器は、基準信号から帰還信号を
差し引き、入力信号の電力を示す増幅器の出力信号を生
成する。この信号は増幅され、加算器に出力される。
ード電力検出器回路の欠点を克服する新しい電力検出回
路が開示されている。'880号の特許では、例示的な実施
例で、第１および第２熱検出器、誤差増幅器、および加
算器を採用した回路で平均電力を測定する。第１熱検出
器は、誤差増幅器に基準信号を供給する。加算器は、測
定すべき入力信号および誤差増幅器から出力された信号
を受信する。加算器は、複合信号、すなわち誤差増幅器
からの出力信号および入力信号の電力の合計を示す信号
を、第２熱検出器に供給する。第２熱検出器は、複合信
号を受信し、複合信号の電力を示す帰還信号を誤差増幅
器に出力する。誤差増幅器は、基準信号から帰還信号を
差し引き、入力信号の電力を示す増幅器の出力信号を生
成する。この信号は増幅され、加算器に出力される。
【０００５】例示的な実施例では、熱検出器は、熱放射
素子と熱センサとの組合せを含む。放熱器として抵抗器
を採用し、熱センサとしてサーミスタを採用すると有利
である。熱検出器の出力信号は、放熱器と熱センサとの
相互作用に基づいているので、これらの成分間に精密で
再現可能な関係を確立することが重要である。本発明
は、放熱器と熱センサ成分との間にこのような精密で再
現可能な関係を生成する熱検出器と、費用のかからない
その製造方法に関する。
素子と熱センサとの組合せを含む。放熱器として抵抗器
を採用し、熱センサとしてサーミスタを採用すると有利
である。熱検出器の出力信号は、放熱器と熱センサとの
相互作用に基づいているので、これらの成分間に精密で
再現可能な関係を確立することが重要である。本発明
は、放熱器と熱センサ成分との間にこのような精密で再
現可能な関係を生成する熱検出器と、費用のかからない
その製造方法に関する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、放熱器と感熱
素子との間に制御された関係を有する、費用効果の高い
熱検出素子を提供する。熱検出素子は、絶縁基板を有す
る。絶縁基板は、基板上に複数の導電相互接続素子が形
成され、これによって基板を他の電気構成部品と電気的
に接続することができる。放熱素子は、少なくとも一部
は基板に埋め込まれ、少なくとも１個の導電相互接続素
子と電気的に連絡するよう取り付けられる。感熱素子
は、放熱素子から放射される熱エネルギーの有意の部分
が感熱素子に振り向けられるよう、放熱素子に隣接して
取り付けられる。感熱素子は、少なくとも１つの導電相
互接続素子と電気的に連絡するようにも取り付けられて
いる。この構成を通して、正確で再現可能な信号出力を
与える、低価格で信頼性の高い熱検出素子が生成され
る。
素子との間に制御された関係を有する、費用効果の高い
熱検出素子を提供する。熱検出素子は、絶縁基板を有す
る。絶縁基板は、基板上に複数の導電相互接続素子が形
成され、これによって基板を他の電気構成部品と電気的
に接続することができる。放熱素子は、少なくとも一部
は基板に埋め込まれ、少なくとも１個の導電相互接続素
子と電気的に連絡するよう取り付けられる。感熱素子
は、放熱素子から放射される熱エネルギーの有意の部分
が感熱素子に振り向けられるよう、放熱素子に隣接して
取り付けられる。感熱素子は、少なくとも１つの導電相
互接続素子と電気的に連絡するようにも取り付けられて
いる。この構成を通して、正確で再現可能な信号出力を
与える、低価格で信頼性の高い熱検出素子が生成され
る。
【０００７】
【実施例】幾つかの図のそれぞれで、同様の数字が同じ
または同様の素子を示す図面を詳細に見てみると、図１
は、本発明の１つの実施例による熱検出素子１０を示
す。熱検出素子１０は、基板２０を含み、放熱素子３０
が基板の口２２に少なくとも一部埋め込まれている。好
ましい実施例では、放熱素子３０の表面が基板の上面と
実質的に面一になるよう、口２２内に配置されている。
感熱素子４０は、感熱素子の縁が、放熱素子の周囲の基
板領域の少なくとも一部に接触するよう、放熱素子３０
に隣接して基板２０上に配置される。感熱素子の寸法
は、放熱素子の露出した上面を実質的に覆うように選択
することが好ましい。
または同様の素子を示す図面を詳細に見てみると、図１
は、本発明の１つの実施例による熱検出素子１０を示
す。熱検出素子１０は、基板２０を含み、放熱素子３０
が基板の口２２に少なくとも一部埋め込まれている。好
ましい実施例では、放熱素子３０の表面が基板の上面と
実質的に面一になるよう、口２２内に配置されている。
感熱素子４０は、感熱素子の縁が、放熱素子の周囲の基
板領域の少なくとも一部に接触するよう、放熱素子３０
に隣接して基板２０上に配置される。感熱素子の寸法
は、放熱素子の露出した上面を実質的に覆うように選択
することが好ましい。
【０００８】放熱素子３０と感熱素子４０との両方が、
通常ははんだボンドを通して基板２０の導電領域に接触
する。図２ａで最もよく分かるように、放熱素子３０
は、導電領域２６Ａおよび２８Ａに接触し、感熱素子４
０は導電領域２５Ａおよび２７Ａに接触する。導電領域
２５Ａ、２６Ａ、２７Ａ、および２８Ａはそれぞれ、ほ
ぼ垂直な導電縁領域２５Ｂ、２６Ｂ、２７Ｂ、および２
８Ｂと連絡する。これらの縁領域は、図２ｂで最もよく
分かるように、基板２０の下面上に配置された導電領域
と連絡する。
通常ははんだボンドを通して基板２０の導電領域に接触
する。図２ａで最もよく分かるように、放熱素子３０
は、導電領域２６Ａおよび２８Ａに接触し、感熱素子４
０は導電領域２５Ａおよび２７Ａに接触する。導電領域
２５Ａ、２６Ａ、２７Ａ、および２８Ａはそれぞれ、ほ
ぼ垂直な導電縁領域２５Ｂ、２６Ｂ、２７Ｂ、および２
８Ｂと連絡する。これらの縁領域は、図２ｂで最もよく
分かるように、基板２０の下面上に配置された導電領域
と連絡する。
【０００９】図２ａおよび図２ｂはそれぞれ、熱検出素
子１０の上面および下面を示す。図２ａは、上面の導電
領域２５Ａ、２６Ａ、２７Ａ、および２８Ａのパターン
を明瞭に示す。図１に示した導電縁領域２５Ｂ、２６
Ｂ、２７Ｂ、および２８Ｂを通して、これらの上面の導
電領域が、図２ｂに示す下面の導電領域２５Ｃ、２６
Ｃ、２７Ｃ、および２８Ｃに電気的に連絡する。導電縁
領域は、図１から図２ｂに図示されているが、上下の導
電領域を接続するために、基板内のスルーホールによっ
て形成される導電バイアスまたは基板を通る導電路を形
成するその他の構成を使用することができる。下面の導
電領域により、熱検出素子１０はその他の回路素子と相
互接続することができる。熱検出素子１０はコンパクト
で、低い断面の構成であるので、表面に取付け可能な構
成部品として、集積回路アセンブリに使用すると有利で
ある。
子１０の上面および下面を示す。図２ａは、上面の導電
領域２５Ａ、２６Ａ、２７Ａ、および２８Ａのパターン
を明瞭に示す。図１に示した導電縁領域２５Ｂ、２６
Ｂ、２７Ｂ、および２８Ｂを通して、これらの上面の導
電領域が、図２ｂに示す下面の導電領域２５Ｃ、２６
Ｃ、２７Ｃ、および２８Ｃに電気的に連絡する。導電縁
領域は、図１から図２ｂに図示されているが、上下の導
電領域を接続するために、基板内のスルーホールによっ
て形成される導電バイアスまたは基板を通る導電路を形
成するその他の構成を使用することができる。下面の導
電領域により、熱検出素子１０はその他の回路素子と相
互接続することができる。熱検出素子１０はコンパクト
で、低い断面の構成であるので、表面に取付け可能な構
成部品として、集積回路アセンブリに使用すると有利で
ある。
【００１０】図１ないし図２ｂで図示するように、熱検
出器１０の放熱素子３０は抵抗器を含む。抵抗器には、
縁導電領域３２が設けられ、基板の導電領域との電気的
な接続を容易にする。放熱素子へ入力される信号の損失
を減少させ、それによって適切な電力消費を保証するた
め、基板の導電領域２６Ａおよび２８Ａのインピーダン
スが、放熱素子の導電領域３２のインピーダンスに近づ
くとよい。そのための１つの方法は、放熱素子の導電領
域３２の幅とほぼ同じになるよう、基板の導電領域２６
Ａおよび２８Ａの幅を構成することである。同様に、通
常は親基板に配置される入力信号線の幅を、導電領域２
６Ａ、２８Ａ、および３２の幅に近づけ、インピーダン
スをほぼ整合させるとよい。
出器１０の放熱素子３０は抵抗器を含む。抵抗器には、
縁導電領域３２が設けられ、基板の導電領域との電気的
な接続を容易にする。放熱素子へ入力される信号の損失
を減少させ、それによって適切な電力消費を保証するた
め、基板の導電領域２６Ａおよび２８Ａのインピーダン
スが、放熱素子の導電領域３２のインピーダンスに近づ
くとよい。そのための１つの方法は、放熱素子の導電領
域３２の幅とほぼ同じになるよう、基板の導電領域２６
Ａおよび２８Ａの幅を構成することである。同様に、通
常は親基板に配置される入力信号線の幅を、導電領域２
６Ａ、２８Ａ、および３２の幅に近づけ、インピーダン
スをほぼ整合させるとよい。
【００１１】放熱素子の少なくとも一部を基板に埋め込
むことにより、放熱器が放散する熱は、感熱素子４０に
振り向けられる。放熱素子は、基板の口内に取り付ける
よう図示されているが、基板の上面のみで開く基板２２
の凹部分に放熱器を取り付けられることが理解される。
放熱器に基板の凹部分を使用すると、発生した熱を放熱
器によって感熱素子に振り向けるのに、さらに役に立
つ。
むことにより、放熱器が放散する熱は、感熱素子４０に
振り向けられる。放熱素子は、基板の口内に取り付ける
よう図示されているが、基板の上面のみで開く基板２２
の凹部分に放熱器を取り付けられることが理解される。
放熱器に基板の凹部分を使用すると、発生した熱を放熱
器によって感熱素子に振り向けるのに、さらに役に立
つ。
【００１２】図１ないし図２ｂの感熱素子４０はサーミ
スタで、好ましくは負の温度係数を有するサーミスタで
ある。導電領域と接続できるよう、サーミスタは導電性
の縁領域４２を有する。感熱素子４０は、サーミスタと
して図示されているが、熱電対、温度感知集積回路、お
よび半導体ダイオードなど、無数のデバイスから選択す
ることができる。図示された実施例では、感熱素子が基
板表面上に配置されているが、放熱素子と感熱素子との
両方が、それぞれ少なくとも部分的に基板に埋め込まれ
るよう、基板の厚さを選択できることが理解される。水
平な上面を有する熱検出素子の製造に、このような実施
例を採用することができる。
スタで、好ましくは負の温度係数を有するサーミスタで
ある。導電領域と接続できるよう、サーミスタは導電性
の縁領域４２を有する。感熱素子４０は、サーミスタと
して図示されているが、熱電対、温度感知集積回路、お
よび半導体ダイオードなど、無数のデバイスから選択す
ることができる。図示された実施例では、感熱素子が基
板表面上に配置されているが、放熱素子と感熱素子との
両方が、それぞれ少なくとも部分的に基板に埋め込まれ
るよう、基板の厚さを選択できることが理解される。水
平な上面を有する熱検出素子の製造に、このような実施
例を採用することができる。
【００１３】放熱素子３０と感熱素子４０との間の熱結
合を強化するため、この２つの素子間に伝熱性の高いエ
ポキシを任意選択で挿入する。伝熱性の高いエポキシ
は、熱の伝達を高めるばかりでなく、放熱器３０の表面
が確実に基板２０と面一になるのにも役立ち、感熱素子
を取り付ける水平面を提供する。放熱器／感熱器アセン
ブリを、絶縁エポキシ内に任意選択で封入して、放熱器
３０からの熱エネルギーをさらに確実に感熱素子に伝達
し、周囲の条件が感熱素子に及ぼす影響を緩和すること
ができる。
合を強化するため、この２つの素子間に伝熱性の高いエ
ポキシを任意選択で挿入する。伝熱性の高いエポキシ
は、熱の伝達を高めるばかりでなく、放熱器３０の表面
が確実に基板２０と面一になるのにも役立ち、感熱素子
を取り付ける水平面を提供する。放熱器／感熱器アセン
ブリを、絶縁エポキシ内に任意選択で封入して、放熱器
３０からの熱エネルギーをさらに確実に感熱素子に伝達
し、周囲の条件が感熱素子に及ぼす影響を緩和すること
ができる。
【００１４】アセンブリの費用を削減するために、本発
明の熱検出器は、大型のアレイ状に製造した後に個別化
して、個々のデバイスを作成する。図３は、複数の熱検
出素子の金属化パターンを有する20 mil.FR-4（ファイ
バー補強エポキシ）などの基板２０を示す。基板は、最
初に両面銅ラミネート、すなわち薄層状銅箔の上面およ
び下面を有するＦＲ−４絶縁内部層の形で設けられる。
回路の小さい口７０および回路の大きめの口８０が、基
板２０内に、通常は貫通穿孔によって形成される。それ
らの口の側壁が、完成デバイスの導電性の縁領域２５
Ｂ、２６Ｂ、２７Ｂ、および２８Ｂを形成する。次い
で、無電解銅めっきの準備のために、口の側壁に触媒作
用を及ぼす。あるいは、触媒の銅めっき板を使用する
と、口の壁に触媒作用を及ぼす必要がなくなる。
明の熱検出器は、大型のアレイ状に製造した後に個別化
して、個々のデバイスを作成する。図３は、複数の熱検
出素子の金属化パターンを有する20 mil.FR-4（ファイ
バー補強エポキシ）などの基板２０を示す。基板は、最
初に両面銅ラミネート、すなわち薄層状銅箔の上面およ
び下面を有するＦＲ−４絶縁内部層の形で設けられる。
回路の小さい口７０および回路の大きめの口８０が、基
板２０内に、通常は貫通穿孔によって形成される。それ
らの口の側壁が、完成デバイスの導電性の縁領域２５
Ｂ、２６Ｂ、２７Ｂ、および２８Ｂを形成する。次い
で、無電解銅めっきの準備のために、口の側壁に触媒作
用を及ぼす。あるいは、触媒の銅めっき板を使用する
と、口の壁に触媒作用を及ぼす必要がなくなる。
【００１５】所望の導体パターンを形成するため、金属
化が必要な領域で、基板にレジストを施す。図３のアレ
イの場合、レジストは上面の領域２５Ａから２８Ａ、下
面の２５Ｃから２８Ｃに施される。露出した銅箔をエッ
チングして、レジストを除去すると、所望の表面金属パ
ターンが残る。次いで、２番目のレジスト・パターンが
形成され、口の側壁、およびオプションで表面の金属被
覆を露出したまま残す。口の側壁（および露出している
場合は表面の金属配線）に、所望の厚さまで銅の無電解
めっきを施す。次いで、レジストを除去すると、銅の金
属パターンが残る。銅の表面が酸化しないよう、オプシ
ョンで、金属パターンに亜鉛またはニッケルなどの耐酸
化性金属をめっきする。
化が必要な領域で、基板にレジストを施す。図３のアレ
イの場合、レジストは上面の領域２５Ａから２８Ａ、下
面の２５Ｃから２８Ｃに施される。露出した銅箔をエッ
チングして、レジストを除去すると、所望の表面金属パ
ターンが残る。次いで、２番目のレジスト・パターンが
形成され、口の側壁、およびオプションで表面の金属被
覆を露出したまま残す。口の側壁（および露出している
場合は表面の金属配線）に、所望の厚さまで銅の無電解
めっきを施す。次いで、レジストを除去すると、銅の金
属パターンが残る。銅の表面が酸化しないよう、オプシ
ョンで、金属パターンに亜鉛またはニッケルなどの耐酸
化性金属をめっきする。
【００１６】放熱素子を受ける基板の口２２が、金属パ
ターンの形成後に形成される。口の寸法は、熱膨張に対
応するため、それに収容される放熱素子の寸法よりわず
かに大きい。オプションとして、口２２の側壁をめっき
することが望ましい場合は、これらの口を口７０および
８０と同時に形成することができる。放熱器の口を形成
した後、基板のアレイは図３のように見える。放熱素子
３０を口２２に挿入し、上面の導電領域２６Ａおよび２
８Ａと、下面の導電領域２６Ｃおよび２８Ｃとにはんだ
付けする。放熱器を組み立てた後、放熱器の表面に、オ
プションで約１〜２ミルの厚さに伝熱性の高いエポキシ
をプリントする。熱センサ４０を、基板表面に、エポキ
シと導電領域２５Ａおよび２７Ａとに接触させて配置す
る。個々の熱検出器素子への分離は、点線のけがき線９
０に沿って実行される。あるいは、個々の基板を分離
し、その後で放熱および感熱センサを組み立てることも
できる。図１ないし図２ｂの基板の形状を作成するため
に、デバイスをオプションで縁取りし、４つの隅を除去
するか、または基板が、図３のアレイから形成したまま
の長方形の形状を維持することができる。
ターンの形成後に形成される。口の寸法は、熱膨張に対
応するため、それに収容される放熱素子の寸法よりわず
かに大きい。オプションとして、口２２の側壁をめっき
することが望ましい場合は、これらの口を口７０および
８０と同時に形成することができる。放熱器の口を形成
した後、基板のアレイは図３のように見える。放熱素子
３０を口２２に挿入し、上面の導電領域２６Ａおよび２
８Ａと、下面の導電領域２６Ｃおよび２８Ｃとにはんだ
付けする。放熱器を組み立てた後、放熱器の表面に、オ
プションで約１〜２ミルの厚さに伝熱性の高いエポキシ
をプリントする。熱センサ４０を、基板表面に、エポキ
シと導電領域２５Ａおよび２７Ａとに接触させて配置す
る。個々の熱検出器素子への分離は、点線のけがき線９
０に沿って実行される。あるいは、個々の基板を分離
し、その後で放熱および感熱センサを組み立てることも
できる。図１ないし図２ｂの基板の形状を作成するため
に、デバイスをオプションで縁取りし、４つの隅を除去
するか、または基板が、図３のアレイから形成したまま
の長方形の形状を維持することができる。
【００１７】あるいは、多層セラミック・テープ・テク
ノロジーを用いて熱検出素子を形成することができる。
多層プロセスでは、基板の機能を個々の非焼成（「グリ
ーンの」）セラミック・テープ層に打ち抜く。この層を
集め、貼り合わせて基板のアレイを形成する。多層セラ
ミック技術は、放熱素子用の基板の凹みを形成するのに
特に適している。凹みを形成するには、幾つかのテープ
の層を打ち抜いて口を形成した後に、打ち抜いてないテ
ープ層と貼り合わせる。打ち抜いていない層が、凹みの
下面を形成する。グリーン・セラミック基板を使用した
金属被覆は、通常は、銀および／またはパラジウム・ペ
ーストのスクリーン印刷によって付与され、その後、焼
成される。本発明の熱検出素子の形成に適したその他の
技術は、１９８８年のCoombs Jr.による「プリント配線
回路ハンドブック」(McGraw-Hill, Inc., N.Y.)に記載
されている。
ノロジーを用いて熱検出素子を形成することができる。
多層プロセスでは、基板の機能を個々の非焼成（「グリ
ーンの」）セラミック・テープ層に打ち抜く。この層を
集め、貼り合わせて基板のアレイを形成する。多層セラ
ミック技術は、放熱素子用の基板の凹みを形成するのに
特に適している。凹みを形成するには、幾つかのテープ
の層を打ち抜いて口を形成した後に、打ち抜いてないテ
ープ層と貼り合わせる。打ち抜いていない層が、凹みの
下面を形成する。グリーン・セラミック基板を使用した
金属被覆は、通常は、銀および／またはパラジウム・ペ
ーストのスクリーン印刷によって付与され、その後、焼
成される。本発明の熱検出素子の形成に適したその他の
技術は、１９８８年のCoombs Jr.による「プリント配線
回路ハンドブック」(McGraw-Hill, Inc., N.Y.)に記載
されている。
【００１８】本発明の熱検出素子は、図４に示すパワー
検波回路に採用すると有利である。熱検出回路は、熱検
出器１０３および１１７、誤差増幅器１０７、および加
算器１１３を含む。操作時には、熱検出器１０３が、リ
ード線１０１を通してベンチマーク信号、すなわち既知
の電圧および電力を有する信号を受信する。熱検出器１
０３は、これに応じて、リード線１０５に、周囲温度に
よって変調されベンチマーク信号の電力に比例した基準
信号を出力する。この基準信号が、誤差増幅器１０７に
入力される。
検波回路に採用すると有利である。熱検出回路は、熱検
出器１０３および１１７、誤差増幅器１０７、および加
算器１１３を含む。操作時には、熱検出器１０３が、リ
ード線１０１を通してベンチマーク信号、すなわち既知
の電圧および電力を有する信号を受信する。熱検出器１
０３は、これに応じて、リード線１０５に、周囲温度に
よって変調されベンチマーク信号の電力に比例した基準
信号を出力する。この基準信号が、誤差増幅器１０７に
入力される。
【００１９】測定すべき電力を有する信号が、リード線
１１１を通して加算器に入力される。加算器１１３は、
誤差増幅器１０７からの出力信号も受信する。その結果
生じた複合信号は、リード線１１５を通して熱検出器１
１７に入力される。熱検出器１１７は、複合信号の電力
に比例した帰還信号を生成し、リード線１１９を通して
帰還信号を誤差増幅器１０７に出力する。
１１１を通して加算器に入力される。加算器１１３は、
誤差増幅器１０７からの出力信号も受信する。その結果
生じた複合信号は、リード線１１５を通して熱検出器１
１７に入力される。熱検出器１１７は、複合信号の電力
に比例した帰還信号を生成し、リード線１１９を通して
帰還信号を誤差増幅器１０７に出力する。
【００２０】誤差増幅器１０７は、リード線１０５を通
して基準信号を、リード線１１９を通して帰還信号を受
信する。誤差増幅器は、基準信号から帰還信号を差し引
き、その差を増幅する。この差が、入力信号の平均電力
を示す出力信号を形成する。
して基準信号を、リード線１１９を通して帰還信号を受
信する。誤差増幅器は、基準信号から帰還信号を差し引
き、その差を増幅する。この差が、入力信号の平均電力
を示す出力信号を形成する。
【００２１】図５は、図４のパワー検波回路の構成要素
素子を示した例示的な実施例を示す。本明細書の記述で
は、抵抗器の値はオームで、コンデンサの値は、マイク
ロファラドで、誘導子の値はマイクロヘンリーで表す。
図５で分かるように、電圧源２２０がベンチマーク信号
を提供する。電圧源２２０は、直流ベンチマーク信号の
ために、温度に対して安定した直流基準電圧をリード線
１０１に印加する抵抗器とダイオードの対２２２を含
む。図には直流電圧源が描かれているが、電圧源２２０
の代わりに交流電圧源を使用できることが理解される。
素子を示した例示的な実施例を示す。本明細書の記述で
は、抵抗器の値はオームで、コンデンサの値は、マイク
ロファラドで、誘導子の値はマイクロヘンリーで表す。
図５で分かるように、電圧源２２０がベンチマーク信号
を提供する。電圧源２２０は、直流ベンチマーク信号の
ために、温度に対して安定した直流基準電圧をリード線
１０１に印加する抵抗器とダイオードの対２２２を含
む。図には直流電圧源が描かれているが、電圧源２２０
の代わりに交流電圧源を使用できることが理解される。
【００２２】ベンチマーク信号は、熱検出器１０３に受
信される。熱検出器１０３は、熱検出素子１０と、オプ
ションで演算増幅器２０１を含む。図５の実施例では、
熱検出素子１０は、放熱器３０として５０オームの抵抗
器、感熱器４０としてサーミスタを含む。電圧源２２０
からのベンチマーク信号は、演算増幅器２０１に入力さ
れる。緩衝信号は５０オームの抵抗器を動作させ、その
電力の一部を熱エネルギーとして放散させる。サーミス
タ４０は、この熱エネルギーを受け取り、５０オームの
抵抗器から放散されるエネルギーと周囲温度との両方に
よって、リード線１０５上の出力信号を変調する。
信される。熱検出器１０３は、熱検出素子１０と、オプ
ションで演算増幅器２０１を含む。図５の実施例では、
熱検出素子１０は、放熱器３０として５０オームの抵抗
器、感熱器４０としてサーミスタを含む。電圧源２２０
からのベンチマーク信号は、演算増幅器２０１に入力さ
れる。緩衝信号は５０オームの抵抗器を動作させ、その
電力の一部を熱エネルギーとして放散させる。サーミス
タ４０は、この熱エネルギーを受け取り、５０オームの
抵抗器から放散されるエネルギーと周囲温度との両方に
よって、リード線１０５上の出力信号を変調する。
【００２３】同様に、第２熱検出器１１７が配置され、
測定すべき電力を有する入力信号と誤差増幅器１０７か
らの出力信号とで構成された複合信号を受信する。熱検
出器１０３の場合と同様、熱検出器１１７は熱検出素子
１０を含む。複合信号が、５０オームの抵抗器として図
示された放熱素子３０を駆動する。放散した熱エネルギ
ーは、少なくとも一部はサーミスタ４０に受け取られ、
これは、この熱エネルギーおよび周囲温度に基づいて帰
還信号を変調する。
測定すべき電力を有する入力信号と誤差増幅器１０７か
らの出力信号とで構成された複合信号を受信する。熱検
出器１０３の場合と同様、熱検出器１１７は熱検出素子
１０を含む。複合信号が、５０オームの抵抗器として図
示された放熱素子３０を駆動する。放散した熱エネルギ
ーは、少なくとも一部はサーミスタ４０に受け取られ、
これは、この熱エネルギーおよび周囲温度に基づいて帰
還信号を変調する。
【００２４】加算器１１３は、誘導子２０７と連絡する
演算増幅器２０５およびコンデンサ２０９を含む。加算
器１１３は、リード線１０９から出力信号を受信し、演
算増幅器２０５でそれを緩衝する。加算器１１３は、リ
ード線１１１からの入力信号も受信し、それをコンデン
サ２０９に供給する。演算増幅器２０５の出力は、誘導
子２０７を通過し、ここで入力信号に加算される。その
結果生じた複合信号は、リード線１１５に出力され、そ
こで上述した熱検出器１１７に送信される。
演算増幅器２０５およびコンデンサ２０９を含む。加算
器１１３は、リード線１０９から出力信号を受信し、演
算増幅器２０５でそれを緩衝する。加算器１１３は、リ
ード線１１１からの入力信号も受信し、それをコンデン
サ２０９に供給する。演算増幅器２０５の出力は、誘導
子２０７を通過し、ここで入力信号に加算される。その
結果生じた複合信号は、リード線１１５に出力され、そ
こで上述した熱検出器１１７に送信される。
【００２５】誤差増幅器１０７は、リード線１０５から
基準信号を受信し、演算増幅器２０３の非変換入力部に
それを供給する。誤差増幅器１０７は、リード線１１９
からの帰還信号も受信し、これを、５．１１Ｋオームの
抵抗器を通して演算増幅器２０３の変換入力部に供給す
る。演算増幅器２０３は、安定化のために、５１１Ｋオ
ームの抵抗器および図５に示す値を有する２個のコンデ
ンサを伴う。演算増幅器２０３の出力は、リード線１０
９上の出力信号である。この出力信号は、入力信号の電
力と反比例して変化し、したがって入力信号の平均電力
を決定するのに使用される。構成要素の値は例証的であ
るにすぎないことが理解される。選択される抵抗器およ
びコンデンサの値は、放熱素子および感熱素子の熱伝達
特性などの様々な要素に応じて変化する。
基準信号を受信し、演算増幅器２０３の非変換入力部に
それを供給する。誤差増幅器１０７は、リード線１１９
からの帰還信号も受信し、これを、５．１１Ｋオームの
抵抗器を通して演算増幅器２０３の変換入力部に供給す
る。演算増幅器２０３は、安定化のために、５１１Ｋオ
ームの抵抗器および図５に示す値を有する２個のコンデ
ンサを伴う。演算増幅器２０３の出力は、リード線１０
９上の出力信号である。この出力信号は、入力信号の電
力と反比例して変化し、したがって入力信号の平均電力
を決定するのに使用される。構成要素の値は例証的であ
るにすぎないことが理解される。選択される抵抗器およ
びコンデンサの値は、放熱素子および感熱素子の熱伝達
特性などの様々な要素に応じて変化する。
【００２６】熱検出器１０３および１１７の両方とも、
個々の放熱素子の放散する熱エネルギーばかりでなく周
囲温度にも影響されるので、熱検出素子が任意の入力に
対して等価応答を生成することが重要である。通常、整
合したサーミスタなどの、整合した感熱素子は、望まし
い等価応答を提供する。本発明の熱検出素子１０は、放
熱素子と感熱素子との相互作用および周囲環境との相互
作用を慎重に制御することによって、一貫し再現可能な
信号出力を保証し、正確なパワー検波回路を提供する。
個々の放熱素子の放散する熱エネルギーばかりでなく周
囲温度にも影響されるので、熱検出素子が任意の入力に
対して等価応答を生成することが重要である。通常、整
合したサーミスタなどの、整合した感熱素子は、望まし
い等価応答を提供する。本発明の熱検出素子１０は、放
熱素子と感熱素子との相互作用および周囲環境との相互
作用を慎重に制御することによって、一貫し再現可能な
信号出力を保証し、正確なパワー検波回路を提供する。
【００２７】本発明を上記の実施例について述べてきた
が、様々な変更が可能である。したがって、上記で示唆
したような変更は、本発明の請求範囲に入ると見なされ
る。
が、様々な変更が可能である。したがって、上記で示唆
したような変更は、本発明の請求範囲に入ると見なされ
る。
【図１】本発明による熱検出素子の透視図である。
【図２ａ】図１の熱検出素子の上面図である。
【図２ｂ】図１の熱検出素子の下面図である。
【図３】複数の熱検出素子の製造に使用されるめっき基
板を示す。
板を示す。
【図４】本発明の熱検出器を採用したパワー検波回路の
ブロック図である。
ブロック図である。
【図５】図４のパワー検波回路の配線略図である。
１０ 熱検出素子 ２０ 基板 ２２ 口 ２５Ａ 導電領域 ２５Ｂ 導電縁領域 ２５Ｃ 導電領域 ２６Ａ 導電領域 ２６Ｂ 導電縁領域 ２６Ｃ 導電領域 ２７Ａ 導電領域 ２７Ｂ 導電縁領域 ２７Ｃ 導電領域 ２８Ａ 導電領域 ２８Ｂ 導電縁領域 ２８Ｃ 導電領域 ３０ 放熱素子 ３２ 導電領域 ４０ 感熱素子 ４２ 導電性の縁領域 ７０ 口 ８０ 口 ９０ けがき点線 １０１ リード線 １０３ 熱検出器 １０５ リード線 １０７ 誤差増幅器 １０９ リード線 １１１ リード線 １１３ 加算器 １１５ リード線 １１７ 熱検出器 １１９ リード線 ２０１ 演算増幅器 ２０３ 演算増幅器 ２０５ 演算増幅器 ２０７ 誘導子 ２０９ コンデンサ ２２０ 電圧源 ２２２ 抵抗器とダイオードの対
Claims (9)
- 【請求項１】 熱検出素子（１０）であって、 絶縁基板（２０）と、 基板上に形成された複数の導電相互接続素子（２５Ａ〜
Ｃ、２６Ａ〜Ｃ、２７Ａ〜Ｃ、２８Ａ〜Ｃ）とを特徴と
し、導電相互接続素子は熱検出素子を他の電気構成要素
と電気的に接続するよう構成され、さらに、 基板内に少なくとも一部は埋め込まれた放熱素子（３
０）とを特徴とし、放熱素子は少なくとも１個の導電相
互接続素子と電気的に連絡し、さらに、 放熱素子によって放射される熱エネルギーの有意の部分
が感熱素子に振り向けられるよう、放熱素子に隣接して
取り付けられた感熱素子（４０）とを特徴とし、感熱素
子は少なくとも１個の導電相互接続素子と電気的に連絡
する熱検出素子。 - 【請求項２】 絶縁基板（２０）を特徴とし、基板は、
ほぼ平面状の上面および下面とほぼ垂直の縁面とを有
し、さらに基板上面に配置された第１対の上部導電領域
（２６Ａ、２８Ａ）と、 基板下面に配置された第１対の下部導電領域（２６Ｃ、
２８Ｃ）と、 第１対の上部導電領域を第１対の下部導電領域と相互接
続する第１対の縁導電領域（２６Ｂ、２８Ｂ）と、 少なくとも一部が基板に囲まれた放熱素子（３０）とを
特徴とし、放熱素子は少なくとも第１対の上部導電領域
と電気的に連絡し、さらに、 基板上面に配置された第２対の上部導電領域（２５Ａ、
２７Ａ）とを特徴とし、第２対の上部導電領域は、絶縁
基板領域によって第１対の上部導電領域から分離され、
さらに、 基板下面に配置された第２対の下部導電領域（２５Ｃ、
２７Ｃ）とを特徴とし、第２対の下部導電領域は基板絶
縁領域によって第１対の下部導電領域から分離され、さ
らに、 第２対の上部導電領域を第２対の下部導電領域と相互接
続する第２対の縁導電領域（２５Ｂ、２７Ｂ）とを特徴
とし、第２対の縁導電領域は、基板絶縁領域によって第
１対の縁導電領域から分離され、さらに、 放熱素子に隣接して配置され、放熱素子の少なくとも一
部を囲む基板領域の少なくとも一部と接触するように、
基板の上面に隣接して配置される感熱素子（４０）とを
特徴とし、感熱素子は第２対の上部導電領域と電気的に
連絡する熱検出素子（１０）。 - 【請求項３】 放熱素子は抵抗器である請求項１または
２記載の熱検出素子。 - 【請求項４】 感熱素子は、サーミスタ、熱電対、温度
感知集積回路、および半導体ダイオードから選択される
請求項１または２記載の熱検出素子。 - 【請求項５】 感熱素子はサーミスタである請求項１ま
たは２記載の熱検出素子。 - 【請求項６】 基板は基板の口（２２）を含み、放熱素
子は、その上面が基板の上面とほぼ面一になるよう、基
板の口内に配置される請求項１記載の熱検出素子。 - 【請求項７】 感熱素子は、放熱素子の上面をほぼ覆う
ように配置される請求項１または２記載の熱検出素子。 - 【請求項８】 感熱素子は、放熱素子の上面をほぼ覆う
ように配置される請求項６記載の熱検出素子。 - 【請求項９】 請求項１または２記載の感熱素子を組み
込んだパワー検波回路。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/364,626 US5550526A (en) | 1994-12-27 | 1994-12-27 | Thermal detection elements with heater |
| US08/364626 | 1994-12-27 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08233664A true JPH08233664A (ja) | 1996-09-13 |
Family
ID=23435357
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7336265A Withdrawn JPH08233664A (ja) | 1994-12-27 | 1995-12-25 | 熱検出素子 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5550526A (ja) |
| EP (1) | EP0720022B1 (ja) |
| JP (1) | JPH08233664A (ja) |
| DE (1) | DE69532624T2 (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2812929B2 (ja) * | 1996-11-27 | 1998-10-22 | 三立電機株式会社 | 鑑賞用水槽の水中ヒータ |
| US6744346B1 (en) * | 1998-02-27 | 2004-06-01 | Micron Technology, Inc. | Electronic device workpieces, methods of semiconductor processing and methods of sensing temperature of an electronic device workpiece |
| US6229322B1 (en) * | 1998-08-21 | 2001-05-08 | Micron Technology, Inc. | Electronic device workpiece processing apparatus and method of communicating signals within an electronic device workpiece processing apparatus |
| US6967497B1 (en) * | 1998-08-21 | 2005-11-22 | Micron Technology, Inc. | Wafer processing apparatuses and electronic device workpiece processing apparatuses |
| US7109842B1 (en) * | 1998-12-07 | 2006-09-19 | Honeywell International Inc. | Robust fluid flow and property microsensor made of optimal material |
| US6794981B2 (en) | 1998-12-07 | 2004-09-21 | Honeywell International Inc. | Integratable-fluid flow and property microsensor assembly |
| WO2003036225A1 (en) * | 2001-10-26 | 2003-05-01 | University Of Rochester | Method for biomolecular sensing and system thereof |
| AU2003232085A1 (en) * | 2002-05-09 | 2003-11-11 | Harmonics, Inc | Tapecast electro-conductive cermets for high temperature resistive heating systems |
| US7670045B2 (en) * | 2004-06-18 | 2010-03-02 | Raytheon Company | Microstrip power sensor |
| US10168365B2 (en) | 2013-02-22 | 2019-01-01 | Bird Technologies Group Inc. | Microfabricated calorimeter for RF power measurement |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3539402A1 (de) * | 1985-11-07 | 1987-05-21 | Rohde & Schwarz | Leistungsmesssensor zum messen von hochfrequenzleistung |
| US4866559A (en) * | 1988-07-26 | 1989-09-12 | Texas Instruments Incorporated | Solid state circuit protector |
| US5140394A (en) * | 1988-07-26 | 1992-08-18 | Texas Instruments Incorporated | Electrothermal sensor apparatus |
| US5057811A (en) * | 1988-12-22 | 1991-10-15 | Texas Instruments Incorporated | Electrothermal sensor |
| US5370458A (en) * | 1990-10-09 | 1994-12-06 | Lockheed Sanders, Inc. | Monolithic microwave power sensor |
| US5302024A (en) * | 1990-10-09 | 1994-04-12 | Lockheed Sanders, Inc. | Monolithic microwave power sensor using a heat sensing diode junction |
-
1994
- 1994-12-27 US US08/364,626 patent/US5550526A/en not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-12-11 EP EP95308959A patent/EP0720022B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-12-11 DE DE69532624T patent/DE69532624T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1995-12-25 JP JP7336265A patent/JPH08233664A/ja not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0720022A1 (en) | 1996-07-03 |
| DE69532624T2 (de) | 2005-02-10 |
| US5550526A (en) | 1996-08-27 |
| DE69532624D1 (de) | 2004-04-08 |
| EP0720022B1 (en) | 2004-03-03 |
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