JPS58171873A - サ−モパイルの製造方法 - Google Patents

サ−モパイルの製造方法

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JPS58171873A
JPS58171873A JP57053687A JP5368782A JPS58171873A JP S58171873 A JPS58171873 A JP S58171873A JP 57053687 A JP57053687 A JP 57053687A JP 5368782 A JP5368782 A JP 5368782A JP S58171873 A JPS58171873 A JP S58171873A
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JP
Japan
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thermopile
substrate
materials
constantan
portions
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JP57053687A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Fukunaga
浩 福永
Masahiko Kato
加藤 征彦
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Resonac Holdings Corp
Original Assignee
Showa Denko KK
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N10/00Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
    • H10N10/80Constructional details
    • H10N10/81Structural details of the junction
    • H10N10/817Structural details of the junction the junction being non-separable, e.g. being cemented, sintered or soldered

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  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (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。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はサーモパイルの製造方法に関し、サーモカッ
プル用層材料を線条群の形で順次、同一基板上に付着さ
せるだけで所要形状のサ−モバイルを形成する事、各材
料を線条群として基板上に付着させる手段は、基板に接
着した箔のフォトエツチングか、マスクを用い九各種加
熱粒子付着法であるー、ま九その加熱粒子付着法により
付着、形成した材料O上に鍍金して補強する事等が主な
特徴である。なお、加熱粒子付着法とは真空蒸着、化学
蒸着、イオン化蒸着、スパッター法、その他の粒子付着
方法の総称である。
本出願人は熱流センサーの製作者として、その生産性を
高める製法の開発につとめ、既に特開昭55−5012
7号公報によ如、その量産方式を提示している。これに
よればサーモパイルを構成する両金属を線として扱わず
、夫々の金属箔の外縁に支持された形で、所要形状の線
条群をフォトエツチングによ)作シ出し、両金属箔を抱
合わせ線条端同士を冶金的接合するものであった。
これは、それまでの手編み式のような組立て法に比べ画
期的な改善であるが、通常、矩形をなす金属箔の外縁だ
け額縁状に残し、内部をフォトエツチングによシ細い線
条群とじ九ものを抱食わせ一体化する作業は慎重さと熟
練を賛し九。この点を改善する丸め、本出願人は昨年、
両金属箔を夫々、予め樹脂フィルム上に接着しておき、
双方をフォトエツチング後、抱合せ固定する方法を開発
し、脣許出鯵(IfI!顧昭56−849117号、出
願日昭和56年6月4日)しえ。
今回の発明は、前述のように両材料のS*群を別々に作
っておいて抱合わすのでなく、同一基板上に順次、所要
形状で付着させる。従って、抱合わす面倒がなくなり、
またあとから付ける材料は加熱粒子付着法によるため接
続部管溶接、圧接、ろう接等により重ね接合しなくて亀
、そのま−電気的接続が得られるのである。
まず、この発明を概説すると、(1)  サーモカップ
ル用二材料の線条を多数、直列に接続したサーモパイル
の製造方法において、上記二材料のうちの一方の材料の
所*m積の箔を基板狭面に接着する工程、その接着した
箔をフォトエツチングにより、当該材料011条部、接
続部の形に変える工程、上記基板上に他方材料の線条部
、接続部を両材料の上記接続部が重なるよう、マスクを
用いた加熱粒子付着法によ多形成する工程を有すること
を特徴とするサーモパイルの製造方法。
(2)サーモカップル用二材料の線条を多数、直列に接
続したサーモパイルの製造方法において、上記二材料の
うちの一方の材料の線条部、接続部を基板表面に、マス
クを用いた加熱粒子付着法により形成する工程、及び上
記基板上に他方材料の線条部、接続部を、両材料の上記
接続部同士が重なるように上記加熱粒子付着法により形
成する工程を有することを特徴とする熱流センサー用サ
ーモパイルの製造方法。
(3)サーモカップル用二材料線条を多数、直列に接続
したサーモパイルの製造方法において、上記工材料のう
ちの一方の材料の線条部、接続部を基板表面に形成、付
着せしめる工程、上記基板上に、他方材料の線条部、接
続部を両材料の上記接続部同士が重なるように形成、付
着せしめる工程、及び上記両材料の線条部、接続部のう
ち、マスクを用いた加熱粒子付着法にょ多形成した部分
の全部又は一部を局部鍍金により補強する工程を有する
ことを特徴とするサーモパイルの製造方法である。
仁れは同一基板上に、最初は箔のフォトエツチングで一
方の材料を、次いで加熱粒子付着法により他方材料を形
成するのであるが、両材料ともに加熱粒子付着法によ多
形成してもよい。
付着粒子層の厚み増加、補強の丸め鍍金被接することも
できる。その基板として薄く丈夫で伸縮の少い耐熱性の
樹脂フィルムを用い、その上にサーモパイルを形成した
ものは、そのま\熱抵抗板の表裏に巻掛は固定できるか
ら熱流センサー用サーモパイルとして好適である。
サーモカップル用層材料は、周知の銅−コンスタンタン
、クロメル−アルメル、クロメル−コンスタンタン等金
属同士のほか、金属と半導体、半導体同士の組合せがあ
る。シリコン、ゲルマニウム勢の半導体は加熱粒子付着
法に適し、この発明のサーモパイル材料として好適であ
る。
蒸着法、スパッター法等による付着粒子層の厚み増加、
補強のため鍍金被覆する事もできる。
以下、この発明を熱流センサーの製造に適用し九実施例
によって説明する。
周知のように熱流センサーは、固体表面力為ら大気中へ
放散する熱流密度や、固体内を拡散する熱流密(資)を
測定するものである。熱流センサーの構成は熱抵抗板の
表裏面間の温度差をサーモバイルにより検出し、この検
出結果をもって熱流密度を測定するようにしている。可
撓性基板に付けたサーモノ(イルの検出部(両材料端接
続部)か熱抵抗板の表裏にくるように組立てれによいの
で、熱流センサーの性能はサーモノ(イルの如何にか\
ってくるのである。
第1図にそのサーモノ(イルのでき上った状態を示す。
便宜上、サーモカップル用二材料線条を、図面で無地と
斜線部とに分けており、無地部分は鋼l、斜線部分はコ
ンスタンタン部である。両線条は多数、交互に並列し、
両端を接続してジグザグの直列回路を形成している。こ
の場合、左右の同形パイル10 、 //を接続線りに
よってつなぎ、全体としての長さを感じ、取出端子3.
ダを同じ側に揃えている。
第1図上部の両側パイル接続線7に、余分な突起よ、4
が付いているのは、両側〕(イル/θ。
l/に夫々、別の同形パイルを接続(その場合、接続線
りを左右に分断)しサーモノくイルを増加する際の予備
端子を設けたものである。
両側パイル10.//の間に単一サーモカップルIを設
けている。これは、この実施例が熱流センサの製造であ
るため、センサ使用温笑を検出し、熱流!!度を演算す
る場合に必要であり、サーモパイルの接続に直接の関係
はない。
さて、このサーモノくイルを作る最初の工程で、まずコ
ンスタンタン箔コを所要面積の矩形状に切シ、基板9表
面に接着する。この実施例の基&vld厚み25μ簿の
ポリイミド・フィルムを使用したが、ポリプロピレン、
ポリエステル、フッ素樹脂等のフィルム4使用可能であ
る。熱流センサー用サーモパイルとして、その基板9は
可撓性は轟然として、伸縮が少い耐熱性の樹脂フィルム
でなければならない。そして透明又は中道wA−t”あ
る方が使いよい。
基板テにコンスタンタン箔コを接着する方法は公知技術
に任せるが、手作業なら例えばエポキシ樹脂等、接着剤
の適量を箔コ又は基板を上に塗シ、ガラス棒等によシ全
面に伸ばし貼り合せる。
こうしてコンスタンタン箔コ會基板tに接着したら、次
のフォトエツチングエ@に移る。フォトエツチングは乾
式もあるが湿式の場合の腐食液は金属だけt溶解し、樹
脂フィルム、接着剤をおかさない周知のもの(例えば塩
化第二鉄水溶液系)を用いる。従って樹脂フィルムに接
着された金属箔は、単独の箔と変りなく所要の映倫パタ
ーン、つまb第2図に示すようなコンスタンタン部の線
条部コα、接続部コb の形に変る。この場合、第1図
の突起!、6に重なる部分jg、dg 、1サー毫カツ
プルlのコンスタンタン部t@を残しているほか、四隅
にマスク合せ用1形マーク/jt残している。
こうして基板上に第2図のコンスタンタン−線条群がで
き九ら、他方材料である銅lの線条部、接続部を加熱粒
子付着法により加える。この実施例は薄膜形成用真空蒸
着法によった。即ち、第3図に示す線条群の形に抜いた
透孔をもつマスク/6を、その四隅のマーク穴13gが
基板側1−り/jに合わさるように重ねる。この際、基
板デの樹脂フィルムとマスク16とを密着させる必要が
あるから、簡単な治具により隙間を生じないよう挾み付
けるようにするとよい。
この状態で真空蒸着法によシ銅/の薄膜である線条部l
α、接続部/bt基板基板デクけ、両金輌の接続部/g
、/−を重ね接続させる。その他、マスク16の透孔通
りの蒸着が行われ第1図のサーモバイルができ上る。
真空蒸着は公知技術ゆえ、その詳細収明は略すが、フォ
トエツチングによりコンスタンタンコの線条群を付けた
基板フイルムデを充分に清掃した後、蒸着マスク14を
廟着させ、真空蒸着装置ヘセットする。蒸着条件は高真
空下でコンスタンタンコ線条群を200℃程度に保持し
て行なえば、質のよい鋼lの線条群を得られる。
その後、基板9を二枚の平滑な治具板間にはさみ、最適
の圧力、温度で真空撓鈍すれば線条群の機械的強度が高
まる。
なお、真空蒸着をイオン化蒸着、化学蒸着、スパッター
法、その他の加熱粒子付着法に変えてよい。
線条群を形成した付着粒子層は薄いので、その厚みを増
し補強する方法として、上記実施例なら鋼lの線条部7
1にだけ銅鍍金するととができる。その際、コンスタン
タン管側に銅鍍金されないよう、例えばスパッター法尋
によシコンスタンタンコ部分をガラス−の電気絶縁皮膜
で徨うとよい。もちろん、基板の裏面も鍍金されないよ
うにする。
この実施例はサーモカップル用二材料の一方は金属箔か
ら、他方は粒子付着法による薄膜で線条群を形成し、サ
ーモパイルとするものである。しかし、真空蒸着などの
各種粒子付着法は簡便かつ精密パターン形成の可能な方
法である。
従って全く金属箔を用いず、サーモカップル用二材料を
共に上記粒子付着法により基板上に順次付着させてサー
モパイルとする事も可能である。例えば第2図、第3図
共に−マスクとし、基板デ上にまず第2図のマスクを用
いてコンスタンタン管、次に鮪3図のマスクを用いて銅
を蒸着、又はスパッター法で粒子付着させればよい。
材料は金属でも半導体でもよい。この場合も局部鍍金に
よって付着粒子層を補強できる。
この方法によれば上記実施例のコンスタンタン箔接着、
フォトエツチング、その後の清掃がなくなり、工程を簡
略化でき、原価もさがる。
いずれの方法でも付着粒子層の熱処理によって、接続部
、線条部の強度、ひいては導電性を安定させることが好
ましく、接続部は冶金的接合にし得る。夫々の材料に応
じて、専門技術者の周知技術によシ熱処理すればよい。
仁のようKして第1図に示すサーモパイルが完成しえら
、基板lの樹脂フィルムを利用して熱抵抗板lダの外周
に、第4図に示すように巻きそわせ接着、固定する。第
1図両外側の両材料接続部が熱抵抗板/41上面に、両
内側のそれが同下面に位置するように巻いているので、
熱流センサー用サーモパイルとして機能する。その上を
外装樹脂フィルムノコで包み、第1図の取出端子3.ダ
にリード線を半田付け、スポット溶接、超音波溶接、圧
接等により取付けるととKなる。
なお実際にこのサーモパイルを量産するには、第5図に
示すように大きな樹脂フィルム基板tを使い、第1図の
線条群を多数、整列させた状11に作シ、必要に応じて
切断予定線lJ沿いに切離せばよい。
以上、一実施例によって説明したが、この発明はサーモ
カップル用二材料を順次、同一基板上に、箔のフォトエ
ツチング、各種粒子付着法により付着させてサーモパイ
ルを形成することを型外特徴とする亀のであって、その
接着方法フォトエツチング法、加熱粒子付着法、サーモ
パイル自体の形態、基板やサーモパイル尋の材料の選定
等は実施者の公知技術による設計、選択に任せられる。
本出願人はサーモパイルの製造法として従来の手編み大
組立法を、両材料線条群の抱合せにより、−挙に組立て
完了する画期的改善をなし遂げたが、今回の発明は、そ
の抱合せ自体を不要にした。
基板上に一方の材料の線条群を作シ、その上に他方材料
の線条群を作るから形成と抱合せが同時進行するのであ
る。そして、上記他方材料は加熱粒子付着法により、上
記一方の材料の接続部に付着するから電気的接続が得ら
れ、抱合せ方式の場合不可欠な接続のための溶接その他
の接合工程が不要になる。
この発明によシ、サーモパイルの小型集積化を進め、量
産化、原価低減によシ、その普及を−7!− 促進する効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明一実施例の平面図、第2図は透明基板
上に形成されたコンスタンタンの線条部、接続部、その
他を示す平面図、第3図は鋼の蒸着用マスク平面図、第
4図は第1図のサーモパイルを熱流センサー用熱抵抗板
に巻きそわし固定した状態を示す断面図、第5図はサー
モバイル貴意のため大面積の基板上に多数のサーモパイ
ル線条群を形成した実施例平面図である。 /・・・鋼、16・・・銅の111部、/6・・・銅の
接続部。 コ・・・コンスタンタン、−6・・・コンスタンタンの
線条部、コb・・・コンスタンタンの接続部、14・・
・マスク mi内 第2図 第31iI 第6図 手続補正書(賎) 昭鳳和s1年 10月 2t 日 特許庁長官 蒼 参 和 大 殿 1、 事件の表示 特願昭87−5I467号 2、−f10名称 ナー峰パイル0製造方法 3、補正する者 事件との関係   出願人 (200) @恥電工株式会社 昭和  年  月  日 6、補正の対象 願書 7、 補正の内容 別紙O過1 円   容 A −書中にrt’特許請京omstce載された発明
O数 3」を加入する。 !@瞥表題都に「特許法第sr条ただし書の規足による
譬許出験」【加入する。 以   上

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  サーモカップル用二材料の線条を多数、直列
    に接続したサーモパイルの製造方法において、上記二材
    料のうちの一方の材料の箔を基板表面に接着する工程、
    その接着した箔をフォトエツチングにより、a腋材料の
    線条部、接続部の形に変える工1、上記基板上に他方材
    料の線条部、接続部を両材料の上記接続部が重なるよう
    マスクを用いた加熱粒子付着法により形成する工程を有
    することを特徴とするサーモパイルの製造方法。
  2. (2)  サーモカップル用二材料の一条を多数、直列
    に接続したサーモパイルの製造方法におい  3゜て、
    上記二材料のうちの一方の材料の線条部、接続部を基板
    表面に、マスクを用いた加熱粒子付着法により形成する
    工程、及び上記基板上に他方材料の線条部、接続部を両
    材料の上記接続部同士が重なるように上記加熱粒子付着
    法により形成する工程を有することを特徴とする熱流セ
    ンサー用サーモパイルの製造方法。
  3. (3)  サーモカップル用二材料線条を多数、直列に
    接続したサーモパイルの製造方法において、上記二材料
    のうちの一方の材料の線条部、接続部を基板表面に形成
    、付着せしめる工程、上記基板上に、他方材料の線条部
    、接続部を両材料の上記接続部同士が重なるように形成
    、付着せしめる工程、及び上記両材料の線条部、接続部
    のうち、マスクを用いた加熱粒子付着法によシ形成した
    部分の全部又は一部を局部鍍金によシ補強する工程を有
    することをIWI徴とするサーモパイルの製造方法。
JP57053687A 1982-04-02 1982-04-02 サ−モパイルの製造方法 Pending JPS58171873A (ja)

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