SE521792C2 - Use of a detector in a calorimeter and a detector therefor - Google Patents
Use of a detector in a calorimeter and a detector thereforInfo
- Publication number
- SE521792C2 SE521792C2 SE9804580A SE9804580A SE521792C2 SE 521792 C2 SE521792 C2 SE 521792C2 SE 9804580 A SE9804580 A SE 9804580A SE 9804580 A SE9804580 A SE 9804580A SE 521792 C2 SE521792 C2 SE 521792C2
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- conductive
- detector according
- metal layer
- substrate
- detector
- Prior art date
Links
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 106
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 106
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 62
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 17
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 16
- 238000009429 electrical wiring Methods 0.000 claims description 14
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 11
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 10
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 claims description 10
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 9
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 claims description 9
- 238000004049 embossing Methods 0.000 claims description 9
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 9
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 8
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 7
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 6
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 6
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 claims description 5
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 claims description 5
- 230000005676 thermoelectric effect Effects 0.000 claims description 5
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 4
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 claims description 4
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 2
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 claims 1
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 8
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 6
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 6
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 1
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 1
- 239000000427 antigen Substances 0.000 description 1
- 102000036639 antigens Human genes 0.000 description 1
- 108091007433 antigens Proteins 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 1
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 1
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 229940088597 hormone Drugs 0.000 description 1
- 239000005556 hormone Substances 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 230000010076 replication Effects 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 230000007017 scission Effects 0.000 description 1
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
- 238000012876 topography Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
- H10N10/10—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
- H10N10/17—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects characterised by the structure or configuration of the cell or thermocouple forming the device
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
Abstract
Description
521 79_2 b) IEKNIKEHS_IIDI§ABE_SIÅHDBHHKI. 521 79_2 b) IEKNIKEHS_IIDI§ABE_SIÅHDBHHKI.
Det är således tidigare känt ett flertal olika kalorimetrar eller kalorimätare för att kunna utvärdera och fastställa värmeförändringar vid endoterma reaktioner.Thus, a number of different calorimeters or calorimeters are previously known in order to be able to evaluate and determine heat changes in endothermic reactions.
Det är också tidigare känt ett flertal kalorimetrar för att kunna utvärdera och fastställa värmeförändringar vid exoterma reaktioner.A number of calorimeters are also previously known for being able to evaluate and determine heat changes during exothermic reactions.
Som olika exempel på teknikens tidigare ståndpunkt härvidlag kan nämnas att det är känt olika sätt för att fastställa en utvecklad energiomsättnings förlopp och/eller totalvärde.As various examples of the prior art in this respect, it can be mentioned that different ways are known for determining the course and / or total value of a developed energy conversion.
Det är vidare känt att via en kalorimeter kunna fastställa en koncentration av ett utvalt ämne, i flytande form eller i gasform.It is further known to be able to determine via a calorimeter a concentration of a selected substance, in liquid form or in gaseous form.
När det gäller tillämpningen att kunna fastställa koncent- rationen av en utvald molekyl, såsom en i människokroppens blod uppträdande molekyl, så kan detta ske med hjälp av en mot molekylen anpassad enzym, som är anpassad att under av- givande av värme låta spjälka molekylen ifråga.With regard to the application of being able to determine the concentration of a selected molecule, such as a molecule appearing in the blood of the human body, this can be done with the aid of an enzyme adapted to the molecule, which is adapted to dissolve the molecule in question during heat release. .
Värmealstringen står här i relation till koncentrationens värde och då en enzym tjänstgör som katalysator för upp- spjälkningen kan en mätning ske gång på gång.The heat generation is here in relation to the value of the concentration and since an enzyme serves as a catalyst for the cleavage, a measurement can be made time and time again.
Samma detektor och kalorimeter kan således vid denna tillämp- ning utnyttjas vid olika mättillfällen.The same detector and calorimeter can thus be used for different measurement occasions in this application.
Det är även känt tillämpningar där en antikropp, såsom pro- tein, hormon, upptages av en antingen (receptor) och där detta sker under alstrande av värme. Genom att fastställa värdet för alstrat värme kan koncentrationen av antikroppar utvärderas. 521 792 f if: 3 I den här nämnda tillämpningen skall beaktas att enär upp- tagningen av antikroppar endast kan ske en gång kan en sådan mätning utföras enbart en gång.There are also known applications where an antibody, such as protein, hormone, is taken up by an either (receptor) and where this takes place during the generation of heat. By determining the value of heat generated, the concentration of antibodies can be evaluated. 521 792 et seq. 3 In the application mentioned here it should be borne in mind that since the uptake of antibodies can only take place once, such a measurement can be performed only once.
En sådan utrustning kräver således ett utbyte av antigener mellan varje mättillfälle.Such equipment thus requires an exchange of antigens between each measurement occasion.
För en utvärdering av värmealstringen för de båda ovan angiv- na mätmetoderna är det känt att utnyttja termiska element av olika slag.For an evaluation of the heat generation for the two measurement methods specified above, it is known to use thermal elements of different types.
Det är även känt s.k. kinetikmätningar vid vilka ett för mät- ning avsett medium uppvisar en fastställd provkoncentration, varvid reaktionens tidsmässiga variation mätes.It is also known so-called kinetic measurements in which a medium intended for measurement has a determined sample concentration, whereby the temporal variation of the reaction is measured.
Denna blir normalt en rätlinjig funktion.This normally becomes a rectilinear function.
Det är känt att vid s.k. Bolometrar utnyttja ett element, där emottagen värmestrålning ger en av en temperaturvariation be- roende motståndsändring och där ett antal seriekopplade re- sistansändringar utnyttjas för ett noggrant mätresultat.It is known that in so-called Bolometers use an element, where received heat radiation gives a change in resistance due to a temperature variation and where a number of series-connected resistance changes are used for an accurate measurement result.
Beaktas de med föreliggande uppfinning anvisade egenheterna skall även nämnas att det är tidigare känt att låta framstäl- la små mekaniska konstruktioner, medelst s.k. mikromekaniska eller mikroteknologiska metoder, där mekaniska detaljer, genom olika tekniker, formas på och i ett substrat, såsom exempelvis en kiselskiva.Considering the peculiarities indicated by the present invention, it should also be mentioned that it is previously known to have small mechanical constructions produced, by means of so-called micromechanical or microtechnological methods, in which mechanical details, by various techniques, are formed on and in a substrate, such as, for example, a silicon wafer.
I publikationen "Combustable Gas Sensor Fabricated With 3D- Micro Technology", av Tsing Cheng, Landis & Gyr Corporation, Central Research and Development Lab., CH-6301 Zug, Swit- zerland, visas hur en kompakt 3-dimensionell termo-stack- struktur (eng.: thermopile) är bildbar genom mikroteknologis- ka metoder.The publication "Combustable Gas Sensor Fabricated With 3D-Micro Technology", by Tsing Cheng, Landis & Gyr Corporation, Central Research and Development Lab., CH-6301 Zug, Switzerland, shows how a compact 3-dimensional thermo-stack structure (English: thermopile) can be formed by microtechnological methods.
Här visas att som utnyttjat substrat användes en kisel-plat- 521 792 4 ta, som är belagd med ett lager av Si-nitrid (SiN), vilket lager ger en god värmeledningsförmåga och en god elektrisk isolering (fig. Sa). På denna yta bildas ett gitter, eller ett antal åsar, (fig. 5b). Gittret beläggs med metallager, för att bilda två olika elektriska ledare, i två olika sneda vinklar (fig. 5c), varigenom ett antal pà varandra följande övergångar från den ena ledaren till den andra bildas. På detta sätt har en stack av termoelement bildats.Here it is shown that as a utilized substrate a silicon plate was used, which is coated with a layer of Si-nitride (SiN), which layer provides a good thermal conductivity and a good electrical insulation (Fig. Sa). A lattice, or a number of ridges, is formed on this surface (Fig. 5b). The grating is coated with metal bearings, to form two different electrical conductors, at two different oblique angles (Fig. 5c), whereby a number of successive transitions from one conductor to the other are formed. In this way, a stack of thermocouples has been formed.
Vidare visar nämnda publikation att det är även möjligt att låta använda en polyamid som material, för att bilda den 3- dimensionella strukturen (fig. 5b).Furthermore, said publication shows that it is also possible to have a polyamide used as a material, in order to form the 3-dimensional structure (Fig. 5b).
Det skall även nämnas att i samband med en nationell kon- ferens "Micro Structure Workshop 1996" som hölls i Uppsala, Sverige, 26 till 27 mars 1996, publicerades en publikation "Polymeric Microstructures and Replication Techniques", av Olle Larsson, Industrial Microelectronics Center (IMC), Stockholm, Sweden, i vilken det beskrivs hur mikromekaniskt framställda modeller kan replikeras genom att först mikrome- kaniskt låta tillverka en modell, exakt motsvarande önskad kopia eller replikat, därefter låta framställa en form eller en matris från modellen, där matrisformen blir en komplemen- tär till modellen och önskad kopia eller replikat och sedan framställa ett flertal kopior eller replikat via matrisfor- men. Ett antal olika sätt varpå detta kan genomföras be- skrivs.It should also be mentioned that in connection with a national conference "Micro Structure Workshop 1996" held in Uppsala, Sweden, 26 to 27 March 1996, a publication "Polymeric Microstructures and Replication Techniques", was published by Olle Larsson, Industrial Microelectronics Center (IMC), Stockholm, Sweden, in which it is described how micromechanically produced models can be replicated by first having a model made micromechanically, exactly corresponding to the desired copy or replicate, then having a shape or matrix produced from the model, where the matrix shape becomes a complement to the model and the desired copy or replicate and then produce a plurality of copies or replicates via the matrix form. A number of different ways in which this can be done are described.
I publikationen "Photonics and the Environment" mars 1996 visas och beskrives en detektor formad som en Bolo-meter och i publikationen 0-7803-4412-X/98 § 10.00 (c) 1998 IEEE be- skrives "A Silican IR-Source and COz-Chamber for C02 Measure- ments", vilka båda publikationer bidrager till en ytterligare förståelse för grundförutsättningarna för föreliggande upp- finning.The publication "Photonics and the Environment" in March 1996 shows and describes a detector shaped like a Bolo-meter and in the publication 0-7803-4412-X / 98 § 10.00 (c) 1998 IEEE describes "A Silican IR-Source and COz-Chamber for C02 Measurements', both publications contribute to a further understanding of the basic preconditions for the present invention.
Till teknikens tidigare ståndpunkt hör ävenledes den tyska 521 792 M v a.r,¿ av Ü patentpublikationen DE-A-41 10 653.The prior art also includes the German 521 792 M v a.r, ¿of the patent publication DE-A-41 10 653.
Här visas och beskrives en termoelektrisk omvandlare, bestå- ende av ett flertal seriekopplade termoelementpar, uppvisande ett första och ett andra ledande material, applicerade till ett substrat.Here, a thermoelectric transducer is shown and described, consisting of a plurality of series-connected thermocouple elements, having a first and a second conductive material, applied to a substrate.
Förbindningsställen (3) av en första kategori är orienterade i ett första plan (5) och förbindningsställen av en andra kategori är anordnade i ett andra plan (6).Connection points (3) of a first category are oriented in a first plane (5) and connection points of a second category are arranged in a second plane (6).
Med en sådan omvandlare kan värmeövergångar mätas för en tem- peraturgradient vinkelrätt till substratytan, enär dessa alstrar en termospänning.With such a converter, heat transitions can be measured for a temperature gradient perpendicular to the substrate surface, since these generate a thermal voltage.
Sådana omvandlare kan användas vid mätning av strömningar, kemiska substanser eller infraröd strålning.Such transducers can be used in measuring currents, chemical substances or infrared radiation.
Här belägges en yta med vismut, under en första vinkel, och en annan yta med antimon, under en andra vinkel, med vissa delar överlappande varandra.Here, one surface is coated with bismuth, at a first angle, and another surface with antimony, at a second angle, with certain parts overlapping each other.
En senare än inlämningsdagen för föreliggande uppfinning publicerad svensk patentansökan SE-A-98 00462-5, inlämnad 17 februari 1998, tillhör ävenledes teknikens kända ståndpunkt, dock skall §2 i Patentlagen vara tillämplig.A Swedish patent application SE-A-98 00462-5, published on 17 February 1998, published later than the filing date for the present invention, also belongs to the prior art, however, §2 of the Patents Act shall apply.
I denna publikation Visa och beskrives en metod för att kunna framställa en gassensortillhörig detektor, avsedd att kunna detektera elektromagnetiska vågor, såsom infraröda ljusstrå- lar, passerande en gascell, varvid nämnda gascell bildar en kavitet anpassad att kunna innesluta en för mätning eller ut- värdering avsedd gasmängd, där ytan eller delar av ytan, som bildar väggpartier inom nämnda gascell eller kavitet, beläggs med ett eller flera olika metallager, med avsikten att kunna bilda en för nämnda elektromagnetiska vågor högreflektiv yta, och där nämnda detektor utgöres av ett termiskt element. s21 792 Denna gassensortillhöriga detektor skall bildas på ett under- lag, där en del av nämnda underlag, som skall bilda nämnda detektor, utgöres av ett eller flera ytomràden med en topo- grafisk ytstruktur. I vart fall nämnda topografiska struktur uppvisande ytomràde eller ytområden skall beläggas med ett första elektriskt ledande metallager, vilket är avsett att bilda nämnda termiska element.This publication shows and describes a method for producing a gas sensor belonging to a detector, intended to be able to detect electromagnetic waves, such as infrared light rays, passing a gas cell, said gas cell forming a cavity adapted to be able to enclose one for measurement or evaluation. intended amount of gas, wherein the surface or parts of the surface forming wall portions within said gas cell or cavity are coated with one or more different metal layers, with the intention of being able to form a highly reflective surface for said electromagnetic waves, and wherein said detector is a thermal element. s21 792 This gas sensor belonging to a detector shall be formed on a substrate, where a part of said substrate, which is to form said detector, consists of one or more surface areas with a topographical surface structure. In any case, said topographic structure having surface area or surface areas shall be coated with a first electrically conductive metal layer, which is intended to form said thermal element.
Nämnda första och andra metallager appliceras mot ytstruktu- ren under olika infallsvinklar, skilda från 90°, och att den topografiska ytstrukturen och/eller formen, med sålunda be- lagda elektriskt ledande skikt, ger funktionen av ett eller flera termiska element.Said first and second metal layers are applied to the surface structure at different angles of incidence, different from 90 °, and that the topographic surface structure and / or shape, with electrically conductive layers thus coated, provides the function of one or more thermal elements.
Det i §2, Patentlagen stadgade undantaget anses i detta fall vara uppfyllt, bl.a. därigenom att SE-A-98 00462-5 hänför sig till en gassensortillhörig detektor medan föreliggande upp- finning hänför sig till en användning av en detektor eller en mätcell för kalorimätning samt en detektor härför.The exception stipulated in §2, the Patents Act is considered in this case to be fulfilled, e.g. in that SE-A-98 00462-5 relates to a detector belonging to a gas sensor, while the present invention relates to a use of a detector or a measuring cell for calorie measurement and a detector therefor.
U H H _ IEKH1SKI_BBQBLEM.U H H _ IEKH1SKI_BBQBLEM.
Beaktas den omständigheten att de tekniska överväganden som en fackman inom hithörande tekniskt omrâde måste göra för att kunna erbjuda en lösning på ett eller flera ställda tekniska problem är dels initialt en nödvändig insikt i de åtgärder och/eller den sekvens av åtgärder som skall vidtagas, dels ett nödvändigt val av det eller de medel som erfordras, och med anledning härav torde de efterföljande tekniska problemen vara relevanta vid frambringandet av föreliggande uppfin- ningsföremál.Considering the fact that the technical considerations that a professional in the relevant technical field must make in order to be able to offer a solution to one or more technical problems posed is initially a necessary insight into the measures and / or the sequence of measures to be taken, and a necessary choice of the means or means required, and for this reason the subsequent technical problems should be relevant in the creation of the present invention.
Under beaktande av teknikens tidigare ståndpunkt, såsom den beskrivits ovan, torde det få anses vara ett tekniskt problem att med utgångspunkt en kalorimetertillhörig detektor, där en 521 192 <; y ,§;ß 7 detektorn tillhörig mätcell kan utgöras av ett termiskt ele- ment, kunna inse vilka åtgärder som krävs och hur möjligheten skall kunna realiseras för att, på ett tillverkningsmässigt enkelt och kostnadseffektivt sätt, låta massproducera en sà- dan detektor.In view of the prior art, as described above, it should be considered a technical problem to start with a calorimeter detector, where a 521 192 <; y, §; ß 7 the measuring cell belonging to the detector can consist of a thermal element, be able to realize what measures are required and how the possibility can be realized to, in a manufacturing-simple and cost-effective way, have such a detector mass-produced.
Det är ett tekniskt problem att kunna inse hur en detektor och en tillhörig mätcell, en till denna hörande elektrisk ledningsdragning och/eller ytterligare elektriska och/eller elektroniska komponenter, skall kunna framställas inom ett avgränsat ytomràde.It is a technical problem to be able to realize how a detector and an associated measuring cell, an associated electrical wiring and / or additional electrical and / or electronic components, can be manufactured within a defined surface area.
Det är vidare ett tekniskt problem att kunna inse hur en med hög precision bildad topografisk struktur, i exempelvis ett kiselsubstrat, direkt eller komplementärt representerande eller svarande mot en detektorn tillhörig mätcell och/eller ledningsdragning och/eller elektriska och/eller elektroniska komponenter, skall kunna överföras, med bibehållen nödvändig precision, till att utgöra en topografisk struktur bildad i ett plastmaterial och som medelst en känd metallbeläggnings- metod kan förses med ett eller flera metallskikt för att bilda den detektorn tillhöriga mätcellen och därtill relate- rade termiska element och även vid behov ledningsdragning, elektriska och/eller elektroniska komponenter och kretsar samt i förekommande fall anslutningspaddar.It is also a technical problem to be able to realize how a topographically formed topographic structure, in for example a silicon substrate, directly or complementarily representing or corresponding to a detector belonging to a detector and / or wiring and / or electrical and / or electronic components, can transferred, while maintaining the necessary precision, to form a topographical structure formed in a plastic material and which by means of a known metal coating method can be provided with one or more metal layers to form the measuring cell belonging to the detector and related thermal elements and also if necessary wiring, electrical and / or electronic components and circuits and, where applicable, connection pads.
Det är vidare ett tekniskt problem att kunna inse hur en med ett termiskt element formad mätcell skall positioneras och hur det topografiska mönstret skall vara format i plastmate- rialet och förutsättningarna för att belägga det topografiska mönstret med ett eller flera metallager samt val av metall för att därmed kunna erbjuda en exponering och/eller reaktion av endast de varma lödställena eller motsvarande och inte de kalla lödställena eller motsvarande för ett förbipasserande för en mätning avsett medium, såsom vätska eller gas och gas- blandning. n V 521, 792 8 Det är ett tekniskt problem att kunna inse vad som krävs för att låta ett integrerat termiskt element, på en av metall bildad yta på en elektriskt isolerad stomme eller del, få vara elektriskt isolerat från ytan i övrigt, utan att härför nödvändigtvis behöva nyttja litografiska metoder.It is also a technical problem to be able to realize how a measuring cell formed with a thermal element should be positioned and how the topographic pattern should be formed in the plastic material and the conditions for coating the topographic pattern with one or more metal layers and the choice of metal to thus be able to offer an exposure and / or reaction of only the hot soldering points or equivalent and not the cold soldering points or equivalent for a passer-by for a measurement intended medium, such as liquid or gas and gas mixture. n V 521, 792 8 It is a technical problem to be able to realize what is required to allow an integrated thermal element, on a metal-formed surface on an electrically insulated body or part, to be electrically insulated from the surface in general, without for this it is necessary to use lithographic methods.
Det är vidare ett tekniskt problem att kunna inse hur olika, det topografiska mönstret tillhöriga, åsar, på ett enkelt sätt, skall kunna positioneras i förhållande till varandra för att härigenom erbjuda en seriekoppling, såsom av termiska element, som är orienterade i ett flertal rader och kolumner, vilket ger en mycket kompakt elementyta med en hög densitet av element och detta oavsett om de elementen utgöres av ter- moelement eller resistanselement.It is further a technical problem to be able to realize how different ridges belonging to the topographical pattern, in a simple manner, can be positioned in relation to each other in order thereby to offer a series connection, such as of thermal elements, which are oriented in a plurality of rows. and columns, which gives a very compact element surface with a high density of elements and this regardless of whether those elements consist of thermal elements or resistance elements.
Det är vidare ett tekniskt problem att kunna inse hur sålunda bildade kolumner och/eller rader av åsar skall kunna samman- kopplas elektriskt, där så krävs, och isoleras elektriskt från varandra, där så krävs genom utformningen av den topo- grafiska strukturen och val av metallager och metod för dess applicerande.It is also a technical problem to be able to realize how columns and / or rows of ridges thus formed can be electrically interconnected, where required, and electrically isolated from each other, where required by the design of the topographical structure and the choice of metal bearing and method of its application.
Det är även ett tekniskt problem att kunna inse hur nämnda topografiska struktur skall utformas inom en mätcell för att förutom det termiska elementet bilda nödvändiga anslutnings- elektroder för en integrerad detektor eller mätcell med ele- ment.It is also a technical problem to be able to realize how said topographical structure is to be designed within a measuring cell in order to form, in addition to the thermal element, the necessary connection electrodes for an integrated detector or measuring cell with elements.
Det är även att betraktas som ett tekniskt problem att kunna inse hur enbart de s.k. varma lödställena eller motsvarande skall kunna anpassas till att absorbera en därpå utvecklad värmealstrande reaktion.It is also to be regarded as a technical problem to be able to realize how only the so-called the hot soldering points or the like must be able to be adapted to absorb a heat-generating reaction developed thereon.
Det är då ett tekniskt problem att, speciellt i det fall som ett element är anpassat för att låta detektera en svag värme- alstring, kunna inse hur de varma lödställena eller motsvar- ande skall kunna täckas av ett värme alstrande och värmeab- 521 792 9 sorberande skikt medan de kalla lödställena eller motsvarande får förbli intakta.It is then a technical problem that, especially in the case where an element is adapted to have a weak heat generation detected, be able to realize how the hot soldering points or the like can be covered by a heat generating and heat dissipation. sorbent layers while the cold solder points or the like may remain intact.
Det är även ett tekniskt problem att kunna inse vilka metal- ler som skall nyttjas vid en skiktbeläggning av exempelvis den första delen av mätcellen tillhöriga inre väggpartier, för att därigenom kunna erhålla en avsedd funktion hos den första delen samt avsedd resistansändring alternativt ter- moelektrisk effekt hos de bildade elementen.It is also a technical problem to be able to realize which metals are to be used in a layer coating of, for example, the inner part of the measuring part belonging to the first part of the measuring cell, in order thereby to obtain an intended function of the first part and intended resistance change or thermoelectric effect. of the formed elements.
Det är vidare ett tekniskt problem att, med utgångspunkt från en detektor med en mätcell, kunna inse förutsättningarna för att en sådan skall kunna massproduceras på ett tillverknings- mässigt enkelt och kostnadseffektivt sätt.It is also a technical problem to be able to realize, on the basis of a detector with a measuring cell, the conditions for such a mass to be mass-produced in a simple and cost-effective manner.
Med utgångspunkt från en tidigare känd topografisk struktur, för att kunna bilda ett termoelement, är det även att anses som varande ett tekniskt problem att kunna inse vilka för- delar som kommer att kunna erbjudas och de förutsättningar som kommer att krävas för att en liknande topografiska struk- tur skall få utgöra en del av en första del för mätcellen.Based on a previously known topographical structure, in order to be able to form a thermocouple, it is also considered to be a technical problem to be able to realize what benefits will be offered and the conditions that will be required for a similar topographical structure shall be allowed to form part of a first part for the measuring cell.
Det är vidare ett tekniskt problem att kunna inse vilka pro- duktionsmässiga och kostnadsmässiga fördelar som kommer att erbjudas genom att låta en del av en tvådelad mätcell och ett delen tillhörigt ytavsnitt för mätcellen få vara framställbar genom formning, såsom en gjutning, pressning eller prägling, mot en form, med ett topografiskt ytavsnitt komplementärt format i förhållande till den topografi som krävs för det termiska elementet och där åtminstone den del av formen som motsvarar element är framställd genom galvanoplätering eller liknande av en modell av elementtillhöriga ytavsnitt, och där denna modell är framställd genom mikromekanisk bearbetning av ett substrat, såsom ett kiselsubstrat.It is furthermore a technical problem to be able to realize what production and cost advantages will be offered by allowing a part of a two-part measuring cell and a part associated surface section for the measuring cell to be manufacturable by molding, such as a casting, pressing or embossing. against a mold, with a topographic surface section complementary to the topography required for the thermal element and where at least the part of the shape corresponding to elements is produced by galvanic plating or the like of a model of element-related surface sections, and where this model is produced by micromechanical processing of a substrate, such as a silicon substrate.
Det är därutöver ett tekniskt problem att kunna inse vilka' produktionsmässiga och kostnadsmässiga fördelar som erbjuds 52,1 7,92 10 genom att låta en del av en tvådelad detektor och/eller mät- cell och ett delen tillhörigt ytavsnitt för elementet få vara framställd genom formning, såsom en gjutning, pressning eller prägling, mot en komplementär modell av detektortillhöriga ytavsnitt.In addition, it is a technical problem to be able to realize the production and cost advantages offered by 52.1 7.92 by allowing a part of a two-part detector and / or measuring cell and a part belonging to the surface section of the element to be produced by forming, such as casting, pressing or embossing, against a complementary model of detector-associated surface sections.
Det är vidare ett tekniskt problem att kunna inse vilka met- rologiska fördelar som erbjuds genom att låta den topografis- ka strukturen få vara tilldelad en kvadratisk, eller väsent- ligen kvadratisk, utsträckning eller utbredning.It is also a technical problem to be able to realize the metrological advantages offered by allowing the topographical structure to be assigned a quadratic, or substantially quadratic, extent or extent.
Det torde därmed inses att vid en sådan utsträckning blir det ett tekniskt problem att kunna skapa sådana förutsättningar att ett flertal kolumner av àsar, med seriekopplade termiska element, skall kunna sammankopplas till en enda serie av sam- mankopplade termiska element.It should thus be understood that to such an extent it becomes a technical problem to be able to create such conditions that a plurality of columns of axes, with series-connected thermal elements, can be connected to a single series of interconnected thermal elements.
LQSHIHQEH.LQSHIHQEH.
För att kunna erbjuda en lösning på ett eller flera av ovan angivna tekniska problem, och med utgångspunkt från använd- ningen av en detektor i en kalorimeter, där en detektorn tillhörig mätcell utgöres av ett element, anvisar föreligg- ande uppfinning att mätcellen skall bildas på ett underlag, att den del av underlaget som skall bilda mätcellen utgöres av ett eller flera med topografisk struktur formade ytområ- den, att i vart fall detta ytområde eller dessa ytområden beläggs i vart fall med ett första elektriskt ledande metal- lager, vilket är avsett att via den topografiska strukturen bilda elementet eller termoelement.In order to be able to offer a solution to one or more of the above-mentioned technical problems, and on the basis of the use of a detector in a calorimeter, where a measuring cell belonging to a detector consists of an element, the present invention directs that the measuring cell be formed on a substrate, that the part of the substrate which is to form the measuring cell consists of one or more surface areas formed with a topographical structure, that at least this surface area or these surface areas are coated at least with a first electrically conductive metal layer, which is intended to form the element or thermocouple via the topographical structure.
Mera speciellt anvisar föreliggande uppfinning att mätcellen, bildad på ett underlag och på ett eller flera ytområden som ett eller flera element, skall vara ansluten till en eller flera elektriska eller elektroniska kretsar för att faststäl- la endoterma eller exoterma reaktioner uppträdande inom nämn- da mätcell. 521 792 Vidare anvisar uppfinningen en kalorimetertillhörig detektor med en tillhörande mätcell.More particularly, the present invention provides that the measuring cell, formed on a substrate and on one or more surface areas as one or more elements, must be connected to one or more electrical or electronic circuits to determine endothermic or exothermic reactions occurring within said measuring cell. . 521 792 Furthermore, the invention provides a calorimeter-associated detector with an associated measuring cell.
Mera speciellt anvisar föreliggande uppfinning att mätcellen, bildad på ett underlag och på ett eller flera ytomràden som ett eller flera element, skall vara ansluten till en eller flera elektriska eller elektroniska kretsar för att faststäl- la endoterma eller exoterma reaktioner uppträdande inom nämn- da mätcell.More particularly, the present invention provides that the measuring cell, formed on a substrate and on one or more surface areas as one or more elements, must be connected to one or more electrical or electronic circuits for determining endothermic or exothermic reactions occurring within said measuring cell. .
Såsom föreslagna utföringsformer, fallande inom ramen för föreliggande uppfinning, anvisas att mätcellen skall bildas på ett elektriskt icke ledande underlag, där en del av detta underlag kan uppvisa en topografisk struktur, belagd med i vart fall ett första elektriskt ledande skikt för att därvid ge funktionen av ett eller flera element eller termiska element.As proposed embodiments, falling within the scope of the present invention, it is provided that the measuring cell is to be formed on an electrically non-conductive substrate, where a part of this substrate can have a topographical structure, coated with at least a first electrically conductive layer to thereby provide the function of one or more elements or thermal elements.
Såsom föreslagna utföringsformer, fallande inom ramen för föreliggande uppfinning, anvisas att elementet kan bildas som seriekopplade resistanser eller en rad termoelement.As proposed embodiments, falling within the scope of the present invention, it is indicated that the element can be formed as series-connected resistors or a series of thermocouples.
För den senare tillämpningen anvisas att ett första metalla- ger skall appliceras i en första vinkel, skild från 90°, och ett andra metallager skall appliceras i en andra vinkel, skild från 90°, och från den första vinkeln, och att den topografiska strukturen och/eller formen, med sålunda belagda elektriskt ledande skikt, ger funktionen av ett eller flera termoelement, genom att det första och det andra metallagret överlappar varandra inom diskreta detektortillhöriga ytparti- el".For the latter application, it is indicated that a first metal layer shall be applied at a first angle, separated from 90 °, and a second metal layer shall be applied at a second angle, different from 90 °, and from the first angle, and that the topographic structure and / or the mold, with electrically conductive layers thus coated, provides the function of one or more thermocouples, in that the first and the second metal layer overlap each other within discrete detector-associated surface portions ".
Föreliggande uppfinning anvisar att element kan framställas på ett avgränsat ytområde, och att intill det avgränsade yt= området framställs elektrisk ledningsdragning och/eller å elektriska och/eller elektroniska kretsar på samma sätt. 521 7,92 Med avsikten att erbjuda en möjlighet att framställa den topografiska strukturen med tillräcklig precision anvisar föreliggande uppfinning att det mätcellstillhöriga underlaget bör framställs genom en topografisk formning, såsom en gjut- ning, pressning eller prägling, mot en form som uppvisar en sådan komplementär topografisk struktur att åtminstone en del av formen, den del som motsvarar elementtillhöriga ytavsnitt, framställs genom en galvanoplätering eller liknande mot en modell med en topografisk form anpassad för element, och att denna modell framställs genom en mikromekanisk bearbetning av ett substrat, såsom ett kiselsubstrat.The present invention indicates that elements can be produced on a delimited surface area, and that adjacent to the delimited surface area, electrical wiring and / or electrical and / or electronic circuits are produced in the same way. In order to provide an opportunity to produce the topographic structure with sufficient precision, the present invention teaches that the measuring cell-associated substrate should be produced by a topographic molding, such as a casting, pressing or embossing, against a mold having such a complementary topographic structure that at least a part of the mold, the part corresponding to element-related surface sections, is produced by a galvanic plating or the like against a model with a topographic shape adapted for elements, and that this model is produced by a micromechanical processing of a substrate, such as a silicon substrate.
Föreliggande uppfinning anvisar även en alternativ möjlighet att framställa den topografiska strukturen med tillräcklig precision, genom att underlaget framställs genom en formning, såsom en gjutning, pressning eller prägling, mot en form som uppvisar en sådan komplementär topografisk struktur att åt- minstone en del av denna form, den del som motsvarar ett elementtillhöriga ytavsnitt, framställs genom mikromekanisk bearbetning av ett substrat, såsom ett kiselsubstrat.The present invention also provides an alternative possibility of producing the topographical structure with sufficient precision, by producing the substrate by a molding, such as a casting, pressing or embossing, against a mold which has such a complementary topographical structure that at least a part of it shape, the part corresponding to an element-related surface section, is produced by micromechanical processing of a substrate, such as a silicon substrate.
I de fall där en detektor och en som en kavitet formad mät- cell bildas av en första och en andra del, vilka vid en vald samverkande med varandra kan bilda nämnda kavitet, anvisar föreliggande uppfinning att underlaget appliceras som en se- parat enhet till den första delen.In cases where a detector and a measuring cell formed as a cavity are formed by a first and a second part, which in a selected interaction with each other can form said cavity, the present invention directs that the substrate is applied as a separate unit to the the first part.
Föreliggande uppfinning anvisar vidare att det är speciellt fördelaktigt att låta underlaget få utgöra en integrerad del av den första delen, och att därmed de elementtillhöriga yt- partierna utgör en del av den inre ytan hörande till kavite- ten.The present invention further indicates that it is particularly advantageous to allow the substrate to form an integral part of the first part, and that the element-associated surface portions thus form part of the inner surface belonging to the cavity.
I detta fall blir det möjligt att låta de kavitetstillhöriga ytavsnitten beläggas samtidigt, och med samma metallager, som de elementtillhöriga ytpartierna. 521_ 792 13 Vidare anvisar föreliggande uppfinning möjligheten att låta den topografiska strukturen vara anpassad till att erbjuda erforderliga anslutningspaddar hörande till elementet, samt elektrisk ledningsdragning och/eller elektriska och/eller elektroniska kretsar.In this case, it becomes possible to have the cavity-associated surface sections coated at the same time, and with the same metal layer, as the element-associated surface portions. Furthermore, the present invention provides the possibility of allowing the topographical structure to be adapted to provide the required connection pads belonging to the element, as well as electrical wiring and / or electrical and / or electronic circuits.
Det är även möjligt att låta en elektrisk ledningsdragning och/eller elektriska och/eller elektroniska kretsar bildas i den andra delen.It is also possible to have an electrical wiring and / or electrical and / or electronic circuits formed in the second part.
Föreliggande uppfinning anvisar speciellt att den element- tillhöriga topografiska delen framställs med ett antal, här benämnda, ledande åsar, vilka är tilldelade en första sidoy- ta, en andra sidoyta och en övre yta, och att det mellan två näraliggande ledande åsar finns en mellanliggande, här be- nämnd, ledande yta.In particular, the present invention provides that the elemental topographic portion is made up of a plurality of conductive ridges, referred to herein, which are assigned a first side surface, a second side surface and an upper surface, and that between two adjacent conductive ridges there is an intermediate , referred to here, leading surface.
Det elementtillhöriga underlaget skall, enligt uppfinningen, beläggas med ett första metallager i en första vinkel rela- tivt det elementtillhöriga underlaget, och med ett andra metallager i en andra vinkel relativt det elementtillhöriga underlaget, där den första vinkeln är anpassad så att den första sidoytan och åtminstone en del av den övre ytan för respektive ledande ås, samt åtminstone en del av de mellan- liggande ledande ytorna, blir belagda med det första metal- lagret, och där den andra vinkeln är anpassad så att den andra sidoytan och åtminstone en del av den övre ytan för respektive ledande ås, samt åtminstone en del av de mellan- liggande ledande ytorna, blir belagda med det andra metallag- ret.The element-bearing substrate should, according to the invention, be coated with a first metal layer at a first angle relative to the element-associated substrate, and with a second metal layer at a second angle relative to the element-associated substrate, the first angle being adapted so that the first side surface and at least a part of the upper surface of the respective conductive ridge, and at least a part of the intermediate conductive surfaces, are coated with the first metal layer, and where the second angle is adapted so that the second side surface and at least a part of the upper surface of the respective conductive ridge, as well as at least a part of the intermediate conductive surfaces, are coated with the second metal layer.
Vidare är den första och andra vinkeln så anpassade sinsemel- lan att det andra metallagret överlappar, och bildar en elektrisk kontakt med, det första metallagret enbart på den övre ytan för respektive ledande ås och på de mellanliggande ledande ytorna, så att metallagren bildar en serie av elekt- 521, 792 14 riskt sammankopplade övergångar mellan den första och den andra metallen.Furthermore, the first and second angles are so adapted to each other that the second metal layer overlaps, and forms an electrical contact with, the first metal layer only on the upper surface of the respective conductive ridge and on the intermediate conductive surfaces, so that the metal layers form a series of electrically interconnected transitions between the first and second metals.
Vidare anvisas, enligt föreliggande uppfinning, att metallag- ren inom den integrerade delen skall göras elektriskt isole- rande från metallagren inom omkringliggande ytavsnitt hörande till underlaget.Furthermore, according to the present invention, it is instructed that the metal bearings within the integrated part shall be made electrically insulating from the metal bearings within surrounding surface sections belonging to the substrate.
Den nödvändiga elektriska isoleringen mellan de ledande àsar- na och omkringliggande metallager àstadkommes enligt förelig- gande uppfinning genom att, här benämnda, isolerande åsar med näraliggande belägna, här benämnda, isolerande ytor är till- delade positioner relativt varandra, relativt nämnda ledande åsar och relativt nämnda första och andra vinkel, pà ett sätt så att en beläggning av både nämnda första och nämnda andra metallager uteblir på nämnda isolerande ytor.The necessary electrical insulation between the conductive axes and surrounding metal layers is provided according to the present invention in that, here referred to, insulating ridges with adjacent, here referred to, insulating surfaces are assigned positions relative to each other, relative to said conductive ridges and relative said first and second angles, in such a way that a coating of both said first and said second metal layers is absent on said insulating surfaces.
Med avsikten att kunna erbjuda en serie av termiska element eller termoelement, som ligger positionerade i rader och kolumner, anvisar föreliggande uppfinning att de ledande àsarna tilldelas en konfiguration som bildar ett antal kolumner av ledande àsar, där antalet kolumner är "n" och där dessa här benämns kolumn l, kolumn 2 osv. till kolumn "n" och där antalet ledande åsar inom respektive kolumn är "m" och där dessa här benämns ás 1, äs 2 osv. till às "m", där "m" kan vara olika för respektive kolumn.In order to provide a series of thermal elements or thermocouples positioned in rows and columns, the present invention provides that the conductive axes are assigned a configuration which forms a number of columns of conductive axes, where the number of columns is "n" and where these here column 1, column 2, etc. are called. to column "n" and where the number of leading ridges within each column is "m" and where these are here called ás 1, äs 2, etc. to às "m", where "m" may be different for each column.
För att àsarna i respektive kolumn skall kunna sammankopplas anvisar föreliggande uppfinning att den första àsen i varje kolumn, förutom den "n":te kolumnen samt den "m":te àsen inom varje kolumn, förutom den sista kolumnen, utgör sammankopp- lande ásar, där den "m":te àsen inom varje kolumn, förutom den sista kolumnen, är elektriskt sammankopplad med den första àsen hörande till nästkommande kolumn, varigenom över- gångarna mellan de första och de andra metallagren hörande till samtliga ledande ásar inom samtliga kolumner utgör V serien av elektriskt sammankopplade övergångar. 521 792 15 Härigenom utgör övergångarna mellan de första och andra metallagren hörande till samtliga ledande àsar inom samtliga kolumner en gemensam serie av elektriskt sammankopplade över- gångar.In order for the axes in each column to be interconnected, the present invention provides that the first axis in each column, in addition to the "n" th column and the "m" th axis within each column, in addition to the last column, constitute interconnecting axes. , where the "m" th axis within each column, except the last column, is electrically connected to the first axis belonging to the next column, whereby the transitions between the first and the second metal layers belonging to all the leading axes within all columns constitute V series of electrically interconnected transitions. 521 792 15 As a result, the transitions between the first and second metal layers belonging to all the conducting axes within all the columns constitute a common series of electrically interconnected transitions.
Föreliggande uppfinning anvisar att den elektriska samman- kopplingen mellan en "m":te ås i en kolumn och en första às i en näraliggande kolumn sker genom att ett elektriskt ledande ytavsnitt bildas mellan de näraliggande kolumnerna, och att detta ledande ytavsnitt är elektriskt sammankopplat med sam- mankopplande àsar hörande till näraliggande kolumner men i övrig är elektriskt isolerat från de näraliggande kolumnerna.The present invention teaches that the electrical interconnection between an "m" th ridge in a column and a first axis in an adjacent column occurs by forming an electrically conductive surface section between the adjacent columns, and that this conductive surface section is electrically interconnected with interconnecting axes belonging to adjacent columns but otherwise electrically isolated from the adjacent columns.
Föreliggande uppfinning anvisar vidare att, med avsikten att erbjuda anslutningselektroder till det bildade termoelemen- tet, serien av ledande àsar utgör de seriekopplade termoele- menten, att metallagret på en första eller andra sidoyta hörande till en första ledande ås, eller en till den första ledande åsen näraliggande ledande yta, i serien av ledande àsar, utgör en första anslutningselektrod för termoelementet, och att en första eller andra sidoyta hörande till en sista ledande às, eller en till den sista ledande àsen närliggande ledande yta, i serien av ledande àsar utgör en andra anslut- ningselektrod på termoelementet.The present invention further provides that, for the purpose of providing connection electrodes to the formed thermocouple, the series of conductive axes constitute the series-connected thermocouples, that the metal layer on a first or second side surface belonging to a first conductive ridge, or one to the first conductive the conductive surface adjacent to the ridge, in the series of conductive axes, constitutes a first connection electrode for the thermocouple, and that a first or second side surface belonging to a last conductive axis, or a conductive surface adjacent to the last conductive axis, in the series of conductive axes constitutes a second connection electrode on the thermocouple.
Föreliggande uppfinning anvisar att den övre ytan, hörande till respektive ledande ås, kan vara täckt av ett värmeal- strande och/eller -absorberande skikt.The present invention indicates that the upper surface, belonging to the respective conductive ridge, may be covered by a heat-generating and / or absorbent layer.
Mer specifikt anvisar föreliggande uppfinning att det värme- absorberande skiktet kan utgöras av ett lager av enzymer eller liknande.More specifically, the present invention provides that the heat absorbing layer may be a layer of enzymes or the like.
För att uppnå en god termoelektrisk effekt i övergången från metallen vald för det första metallagret till metallen vald för det andra metallagret skall den första metallen skilja 521 792 16 sig från den andra metallen och föreliggande uppfinning an- visar att de tvà metallerna utgöres av guld täckande krom, vilka tillsammans ger en avsedd termoelektrisk effekt.In order to achieve a good thermoelectric effect in the transition from the metal selected for the first metal layer to the metal selected for the second metal layer, the first metal must be different from the second metal and the present invention shows that the two metals are gold-plated. chromium, which together give an intended thermoelectric effect.
De fördelar som främst kan få anses vara kännetecknade för föreliggande uppfinning med en detektor är att härigenom erbjuds möjligheten att på ett enkelt och kostnadseffektivt sätt kunna framställa en kalorimeter och en kalorimetertill- hörig detektor, som blir tilldelade en för ändamålet speciellt anpassad karaktär.The advantages which can mainly be considered to be characteristic of the present invention with a detector is that it hereby offers the possibility of being able to produce a calorimeter and a calorimeter-associated detector in a simple and cost-effective manner, which are assigned a character specially adapted for the purpose.
En detektor och en därtill hörande mätcell med ett mycket stort antal seriekopplade element kan enligt uppfinningen framställas i stora volymer och med hög precision. Detta ger en möjlighet att kunna serietillverka detektorer integrerade i en kalorimeter, där detektorn fàr en hög känslighet, pà grund av det stora antalet seriekopplade element och termiska element.According to the invention, a detector and an associated measuring cell with a very large number of elements connected in series can be produced in large volumes and with high precision. This provides an opportunity to be able to mass-produce detectors integrated in a calorimeter, where the detector gets a high sensitivity, due to the large number of series-connected elements and thermal elements.
Den erforderliga modellen för detektorn och/eller en detek- tortillhörig mätcell tillverkas med hög precision genom mik- romekanik, i exempelvis kisel, och denna kan då överföras till en form, som används vid serietillverkningen av underlag för gasceller, i exempelvis ett plastmaterial.The required model for the detector and / or a detector-associated measuring cell is manufactured with high precision by micromechanics, for example in silicon, and this can then be transferred to a mold used in the series production of substrates for gas cells, for example in a plastic material.
Fördelarna med föreliggande uppfinning är såväl produktions- mässiga, genom en enkel framställning med hög precision, som kostnadsmässiga, genom en massproduktion av känsliga och för sin tillämpning speciellt anpassade och upplinjerade detek- torer.The advantages of the present invention are both in terms of production, through a simple production with high precision, and cost-effective, through a mass production of sensitive and specially adapted and aligned detectors for their application.
KQRI_EIQ!RBESKRl!HIHQ- En kalorimeter och en kalorimetertillhörig detektor med en' mätcell, uppvisande de med föreliggande uppfinning förknip- pade egenheterna, 521m 792 17 skall i ett exemplifierande syfte nu närmare beskrivas med en hänvisning till bifogad ritning, där; figur 1 figur 2 figur 3 figur 4 figur 5 figur 6a och 6b visar schematiskt och mycket förenklat en kalorimetertillhörig detektor med en mät- cell och en elektronisk krets, uppbyggd pá en platta eller underlag och med en två-delad mätcell, vars ena del är visad över en undre del till vilken mätcellen är fästad och i övrigt är anpassad enligt anvisningarna givna enligt föreliggande uppfinning, visar schematiskt och i sidovy en frak- tion av en första del, hörande till en mätcell enligt figur l, visar schematiskt och något förstorat i sidovy en fraktion av en mätcell enligt föreliggande uppfinning, visar en mätcell, enligt figur 3, med två olika metallager som bildar ett antal seriekopplade termiska element, i form av termoelement, visar schematiskt och mycket förenklat en möjlig ledningsdragning, elektriska och/eller elektroniska kretsar samt an- slutningspaddar, som kan bildas enligt föreliggande uppfinning, visar schematiskt och i sidovy hur ett underlag, anpassat för en detektor g och/eller en mätcell, kan formas från en form och en modell, figur figur figur figur figur figur figur figur figur 7 8 9 10 ll 12 13 14 15 521 792 18 visar en diskret detektor och/eller mät- cell applicerad till ett delparti, visar förenklat och i sidovy hur en mät- cell skall kunna upplinjeras eller posi- tioneras, visar schematiskt och i planvy hur en mätcell kan isoleras elektriskt från ett omkringliggande metallager, visar schematiskt och i sidovy hur en mätcell kan isoleras elektriskt från ett omkringliggande metallager, visar schematiskt och i planvy hur en mätcell kan omfatta ett flertal kolumner av ledande àsar, där dessa kolumner är elektriskt sammankopplade med varandra, visar schematiskt och i planvy en mätcell enligt figur ll, där kolumnerna är elektriskt sammankopplade medelst elekt- riskt ledande ytavsnitt, visar schematiskt och i planvy hur ledan- de och isolerande àsar samverkar för att kunna bilda en mätcell, som kan omfatta ett flertal kolumner av ledande àsar, visar schematiskt och i sidovy hur ledan- de àsar kan anpassas till att kunna ab- sorbera en värmealstring och visar schematiskt och mycket förenklat en cell vars kavitets inre yta har försetts 521 792 19 med ett flertal detektorer eller mät- celler.A calorimeter and a calorimeter-associated detector with a measuring cell, having the peculiarities associated with the present invention, will now be described in more detail by way of example with reference to the accompanying drawing, in which; figure 1 figure 2 figure 3 figure 4 figure 5 figure 6a and 6b schematically and very simply shows a calorimeter-associated detector with a measuring cell and an electronic circuit, built on a plate or substrate and with a two-part measuring cell, one part of which is shown over a lower part to which the measuring cell is attached and is otherwise adapted according to the instructions given according to the present invention, shows schematically and in side view a fraction of a first part, belonging to a measuring cell according to figure 1, shows schematically and slightly enlarged in side view a fraction of a measuring cell according to the present invention, shows a measuring cell, according to figure 3, with two different metal layers forming a number of series-connected thermal elements, in the form of thermocouples, shows schematically and very simply a possible wiring, electrical and / or electronic circuits and connection pads, which can be formed according to the present invention, show schematically and in side view how a substrate, adapted for a detector g and / or a measuring cell, can be formed from a mold and a model, figure figure figure figure figure figure figure figure figure 7 8 9 10 ll 12 13 14 15 521 792 18 shows a discrete detector and / or measuring cell applied to a subpart, shows simplified and in side view how a measuring cell can be aligned or positioned, shows schematically and in plan view how a measuring cell can be electrically isolated from a surrounding metal layer, shows schematically and in side view how a measuring cell can be electrically isolated from a surrounding metal layer, shows schematic and in plan view how a measuring cell can comprise a plurality of columns of conductive axes, where these columns are electrically connected to each other, shows schematically and in plan view a measuring cell according to figure ll, where the columns are electrically connected by electrically conductive surface section, shows schematically and in plan view how conductive and insulating axes cooperate to be able to form a measuring cell, which may comprise a plurality of columns of conductive axes, shows sche schematic and in side view how conductive axes can be adapted to be able to absorb a heat generation and shows schematically and very simply a cell whose inner surface of the cavity has been provided with a plurality of detectors or measuring cells.
" H u _ Uppfinningen omfattar en kalorimeter och en kalorimetertill- hörig detektor med en mätcell och erbjuder en stor frihets- grad vad avser placeringen av mätcellen som en separat enhet eller som en integrerad enhet med sensortillhöriga delar.The invention comprises a calorimeter and a calorimeter-associated detector with a measuring cell and offers a great degree of freedom with regard to the location of the measuring cell as a separate unit or as an integrated unit with sensor-related parts.
Beskrivningen utgår ifrån en mätcell 2, som kopplad till elektriska eller elektroniska kretsar lb bildar en detektor 3.The description is based on a measuring cell 2, which connected to electrical or electronic circuits 1b forms a detector 3.
Detektorn 3 kan i sin tur vara kopplad till andra medel för att därvid bilda en sensor 1.The detector 3 can in turn be connected to other means to thereby form a sensor 1.
Med hänvisning till figur 1 skall således beskrivas en kalo- rimetertillhörig detektor 3, anpassad att samverka med eller ingå i en sensor l.With reference to Figure 1, a calorimeter-associated detector 3 will thus be described, adapted to cooperate with or be included in a sensor 1.
Detektorn 3, av hithörande slag, omfattar en mätcell 2 med en kavitet 21, försedd med öppningar 2lA, 2lAf och/eller öpp- ningar 2lB för att kunna föra in och avlägsna en för mät- ningen avsedd mätmängd "G", av ett för mätningen avsett medium, såsom en vätska eller en gas.The detector 3, of this kind, comprises a measuring cell 2 with a cavity 21, provided with openings 21A, 21Af and / or openings 21B in order to be able to insert and remove a measuring quantity "G" intended for the measurement, of a for the measurement intended medium, such as a liquid or a gas.
Till mätcellen 2 och däri bildade ett eller flera metallskikt är kopplade en eller flera elektriska eller elektroniska kretsar lb, avsedda att utvärdera upptagen eller alstrad värmeintensitet i mätcellen 2 och i beroende bl.a. av värme- intensiteten låta utvärdera mediets "G" egenskaper och/eller koncentration.Connected to the measuring cell 2 and one or more metal layers formed therein are one or more electrical or electronic circuits 1b, intended to evaluate the absorbed or generated heat intensity in the measuring cell 2 and depending on e.g. of the heat intensity have the "G" properties and / or concentration of the medium evaluated.
Framställningen av mätcellen 2 sker normalt med hjälp av ett antal mekaniska delar.The production of the measuring cell 2 normally takes place by means of a number of mechanical parts.
*S213 792 26 Figur 1 avser att illustrera att denna mätcell 2 formats genom en sammansättning av en första 2A och en andra 2B del, där i vart fall delen 2A är av plastmaterial och har formats genom någon sorts gjutning, pressning eller prägling mot en form, varigenom en anpassad inre form för mätcellen, dvs. i delens 21 inre form, kan framställas. Delen 2B består här av en plan skiva B eller ett underlag, där mätcellen 2 tillhörig mätyta är formbar på en yta 3l".Figure 1 is intended to illustrate that this measuring cell 2 is formed by an assembly of a first 2A and a second 2B part, where at least the part 2A is of plastic material and has been formed by some kind of casting, pressing or embossing against a mold , whereby an adapted internal shape of the measuring cell, i.e. in the internal form of the part 21, can be produced. The part 2B here consists of a flat disc B or a substrate, where the measuring surface 2 belonging to the measuring cell 2 can be formed on a surface 3l ".
I figur 1 har mätcellen 2 illustrerats som en diskret kompo- Rent .In Figure 1, the measuring cell 2 has been illustrated as a discrete component.
Den efterföljande beskrivningen kommer att illustrera att komponenter kan integreras antingen i delen 2A eller på ytan för underlaget B.The following description will illustrate that components can be integrated either in the part 2A or on the surface of the substrate B.
Ytan, eller i vart fall delar av mätcellens 2 yta 31" be- läggs, enligt figur 2, vanligtvis med tvà olika metallager M1, M2, med en vald första metall i ett första lager M1 samt en vald andra metall i ett andra lager M1 för att bilda ett termiskt element.The surface, or at least parts of the surface 31 "of the measuring cell 2, according to Figure 2, are usually coated with two different metal layers M1, M2, with a selected first metal in a first layer M1 and a selected second metal in a second layer M1. to form a thermal element.
Det är vid en hithörande tillämpning vanligt att låta montera elementet helt inom mätcellen 2.In an associated application, it is common to have the element mounted completely within the measuring cell 2.
Det är viktigt att detektorn 3 och dess mätcell 2 med ett eller flera element linjeras upp på ett så fördelaktigt sätt som möjligt för att erhålla en tillräckligt god mätsignal.It is important that the detector 3 and its measuring cell 2 are aligned with one or more elements in as advantageous a manner as possible in order to obtain a sufficiently good measuring signal.
Det är även viktigt att detektorn 3 har en tillräckligt hög känslighet för den värmealstring som skall detekteras.It is also important that the detector 3 has a sufficiently high sensitivity to the heat generation to be detected.
Det är känt att som element utnyttja resistansberoende ele- ment, som Bolometer, eller termoelektriska element eller ter- moelement. För att öka känsligheten hos dessa är det även vanligt att låta seriekoppla ett flertal element.It is known to use resistance-dependent elements, such as Bolometers, or thermoelectric elements or thermocouples as elements. In order to increase the sensitivity of these, it is also common to have a number of elements connected in series.
Den efterföljande beskrivningen behandlar i stor utsträckning 521 792 21 de åtgärder som krävs för att kunna bilda en detektor 3 och en mätcell 2 inneslutande ett antal seriekopplade termoele- ment.The following description largely deals with the measures required to be able to form a detector 3 and a measuring cell 2 enclosing a number of thermocouples connected in series.
För den i ämnet insatte är det uppenbart att från dessa- anvisningar göra erforderliga modifikationer för att skapa seriekopplade resistanssträckor, såsom för en Bolometer.For those skilled in the art, it is obvious to make the necessary modifications from these instructions to create series-connected resistance sections, such as for a Bolometer.
Uppfinningen anvisar att låta forma i vart fall den aktiva delen av en mätcell 2 som en del av en yta 2B. Denna yta kan utgöra ett ytparti inom kavitetens 21 väggpartier med an- slutningsledningar dragna ned mot underlaget B, i anslutning till den i figur 1 visade mätcellen 2, där erforderliga an- slutningspaddar är formade.The invention directs to have at least the active part of a measuring cell 2 formed as a part of a surface 2B. This surface can form a surface portion within the wall portions of the cavity 21 with connecting lines pulled down towards the substrate B, in connection with the measuring cell 2 shown in Figure 1, where the required connecting pads are formed.
Enligt figur 3 anvisar föreliggande uppfinning specifikt att låta elementet, som en diskret enhet, få bildas på en stomme i form av ett underlag 31, eller en del av ett större under- lag B. Den del av underlaget 31 som skall bilda själva elementet utgöres här av ett eller flera topografiskt bildade ytområden 3a i en plastdetalj.According to Figure 3, the present invention specifically directs that the element, as a discrete unit, may be formed on a body in the form of a substrate 31, or a part of a larger substrate B. The part of the substrate 31 which is to form the element itself is here of one or more topographically formed surface areas 3a in a plastic detail.
I vart fall ytområdet eller ytomràdena 3a beläggs med ett första och ett andra elektrisk ledande metallager M1, M2, vilka är avsedda att bilda ett termoelement, enligt figur 4.In any case, the surface area or surface areas 3a are coated with a first and a second electrically conductive metal layer M1, M2, which are intended to form a thermocouple, according to Figure 4.
Den i ämnet insatte inser att för en Bolometer krävs enbart ett första elektriskt ledande metallager på det topografiskt bildade ytomrádet.The person skilled in the art realizes that for a Bolometer only a first electrically conductive metal layer is required on the topographically formed surface area.
Den topografiska strukturen skall i detta fall bilda en slinga av det elektriskt ledande metallagret, vilken slingas elektriska resistans varierar med temperaturen. Det är även möjligt att medelst en topografisk struktur bilda en första och en andra slinga, där den första slingan tillåts exponeras av värmealstringen och där den andra slingan, pà grund av den topografiska strukturen, befinner sig distralt, vilket ger en 521 79,2 22 möjlighet att låta kompensera för variationer i bakgrundstem- peraturen.The topographical structure in this case should form a loop of the electrically conductive metal layer, which electrical resistance of the loop varies with temperature. It is also possible to form a first and a second loop by means of a topographical structure, where the first loop is allowed to be exposed by the heat generation and where the second loop, due to the topographical structure, is distal, which gives a 521 79.2 22 possibility to compensate for variations in the background temperature.
För att få ett utvalt ledningsmönster, en elektrisk och/eller en elektronisk krets och/eller elektriska eller elektroniska komponenter krävs en väl utvecklad topografisk form pà det utvalda ytomràdet i plastdetaljen och en speciell metallager- applikation.In order to obtain a selected wiring pattern, an electrical and / or an electronic circuit and / or electrical or electronic components, a well-developed topographic shape of the selected surface area in the plastic part and a special metal bearing application is required.
Varje fackman inom detta tekniska område är kapabel att på en elektriskt isolerande platta skapa ett topografiskt mönster som av en efterföljande metallagerapplicering ger en önskad ledningsdragning eller liknande.Every person skilled in the art is capable of creating a topographical pattern on an electrically insulating plate which, by a subsequent metal bearing application, gives a desired wiring or the like.
Här förstås därför att till det aktuella ytområdet 3 appli- cera det första metallagret Ml i en första vinkel "b", skild fràn 90° eller normalen, och den andra metallen M2 appliceras i en andra vinkel "c", skild från 90° och fràn den första vinkeln "b". Det vanliga är att dessa vinklar "b" och "c" ligger i samma plan.It is therefore understood here to apply to the current surface area 3 the first metal layer M1 at a first angle "b", separated from 90 ° or normal, and the second metal M2 is applied at a second angle "c", different from 90 ° and from the first angle "b". It is common for these angles "b" and "c" to be in the same plane.
Den topografiska strukturen och/eller formen 3a, med sålunda belagda elektriskt ledande skikt ger funktionen av ett eller flera termoelement, genom att det första och det andra me- tallagret M1, M2 tillåtes att överlappa varandra inom dis- kreta elementtillhöriga ytpartier.The topographic structure and / or shape 3a, with electrically conductive layers thus coated, provides the function of one or more thermocouples, by allowing the first and the second metal layer M1, M2 to overlap within discrete element surface portions.
Enligt figur 5 är det även möjligt att låta framställa ele- mentet pá ett avgränsat ytområde, och att jämväl inom detta avgränsade ytomràde framställa erforderlig elektrisk led- ningsdragning 3'och/eller elektriska och/eller elektroniska Ill kretsar 3" samt erforderliga anslutningspaddar 3 pá samma sätt, dvs. genom att belägga en topografisk struktur med ett eller flera metallager från olika vinklar.According to Figure 5, it is also possible to have the element manufactured on a delimited surface area, and also to produce within this delimited surface area the required electrical wiring 3 'and / or electrical and / or electronic Ill circuits 3 "and the required connection pads 3 on in the same way, i.e. by coating a topographical structure with one or more metal layers from different angles.
Föreliggande uppfinning anvisar, enligt figur 6a, att under- 521 i 792 23 laget 31 framställs genom en formning, såsom en gjutning, pressning eller prägling, mot en form 3l', där åtminstone en del av formen som motsvarar elementet, enligt figur 6b fram- ställs genom galvanoplätering mot en modell 31" av elementet, och där denna modell 31" framställs genom mikromekanisk~ bearbetning av ett substrat, såsom ett kiselsubstrat, där den topografiska strukturen och/eller formen för modellen 31" väljs att motsvara önskade elementettillhöriga ytpartier, elektrisk ledningsdragning och/eller elektriska och/eller elektroniska kretsar.The present invention teaches, according to Figure 6a, that the substrate 312 is produced by a mold, such as a casting, pressing or embossing, against a mold 31 ', in which at least a part of the mold corresponding to the element, according to Figure 6b is set by galvanic plating against a model 31 "of the element, and where this model 31" is produced by micromechanical machining of a substrate, such as a silicon substrate, where the topographical structure and / or shape of the model 31 "is selected to correspond to desired element-related surface portions, electrical wiring and / or electrical and / or electronic circuits.
Det är även möjligt att, enligt figur 6a, låta framställa underlaget 31 genom en formning, såsom en gjutning, pressning eller prägling, mot en form 31', där åtminstone en del av formen som motsvarar elementet framställs genom mikromekanisk bearbetning av ett substrat, såsom ett kiselsubstrat, där den topografiska strukturen och/eller formen för substratet 31' väljs komplementärt beroende på önskade elementtillhöriga ytpartier, elektrisk ledningsdragning och/eller elektriska och/eller elektroniska kretsar.It is also possible, according to Figure 6a, to have the substrate 31 produced by a molding, such as a casting, pressing or embossing, against a mold 31 ', where at least a part of the mold corresponding to the element is produced by micromechanical processing of a substrate, such as a silicon substrate, where the topographic structure and / or shape of the substrate 31 'is selected complementary depending on desired element-associated surface portions, electrical wiring and / or electrical and / or electronic circuits.
Figur 7 avser att Visa att det är möjligt att låta underlaget 31 få utgöras av en diskret komponent och applicerbar till den första delen 2A och/eller den andra delen 2B.Figure 7 refers to Show that it is possible to let the substrate 31 consist of a discrete component and applicable to the first part 2A and / or the second part 2B.
Den mest fördelaktiga utföringsformen, för att integrera de- tektorn 3 och/eller mätcellen 2 i kaviteten, är dock att, enligt figur 3, låta ett underlag 31 få utgöra en integrerad del av den första delen 2A, varigenom de elementtillhöriga ytpartierna utgör en integrerad del av ytan hörande till nämnda kavitet 21.The most advantageous embodiment, however, for integrating the detector 3 and / or the measuring cell 2 into the cavity, is to, according to Figure 3, allow a substrate 31 to form an integral part of the first part 2A, whereby the element-associated surface portions constitute an integrated part of the surface belonging to said cavity 21.
Oavsett om underlaget 31 utgöres av en diskret komponent, enligt figur 7, eller om det utgöres av en integrerad del av den första delen 2A och/eller den andra delen 2B erbjudes möjligheten att låta de kavitetstillhöriga ytavsnitten be- 521 792 Äf@ 24 läggas samtidigt, och gärna med samma metaller, som de ele- menttillhöriga ytpartierna.Regardless of whether the substrate 31 consists of a discrete component, according to Figure 7, or whether it consists of an integral part of the first part 2A and / or the second part 2B, the possibility is offered to let the cavity-associated surface sections be laid at the same time. , and preferably with the same metals, as the element-related surface portions.
Föreliggande uppfinning anvisar även att den topografiska strukturen kan anpassas till att kunna erbjuda erforderliga anslutningspaddar 3'” hörande till nämnda detektor 3 och/- eller mätcell 2 alternativt elementet lb, elektrisk lednings- dragning 3' och/eller elektriska och/eller elektroniska kretsar 3".The present invention also indicates that the topographical structure can be adapted to be able to offer the required connection pads 3 '' belonging to said detector 3 and / or measuring cell 2 alternatively the element 1b, electrical wiring 3 'and / or electrical and / or electronic circuits 3 ".
Det är även möjligt att låta den elektriska ledningsdrag- ningen 3' och/eller de elektriska och/eller elektroniska kretsarna 3" bildas i den andra delen 2B.It is also possible to have the electrical wiring 3 'and / or the electrical and / or electronic circuits 3 "formed in the second part 2B.
Enligt föreliggande uppfinning kan det bildade elementet ut- göras av en integrerad del av den första delen 2A, vilket visas i figur 3, eller den andra delen 2B.According to the present invention, the formed element may be constituted by an integral part of the first part 2A, as shown in Figure 3, or the second part 2B.
Det är speciellt lämpligt att tilldela underlaget 31 ett antal, här benämnda, ledande àsar 5, 5', 5". Var och en av dessa ledande àsar är tilldelad en första sidoyta 5a, en andra sidoyta 5b och en övre yta 5c, och mellan tvà när- liggande ledande àsar 5, 5' finns en mellanliggande, här benämnd, ledande yta 6.It is particularly convenient to assign to the substrate 31 a plurality of conductive axes 5, 5 ', 5 "referred to herein. Each of these conductive axes is assigned a first side surface 5a, a second side surface 5b and an upper surface 5c, and between two adjacent conductive axes 5, 5 'have an intermediate, referred to herein, conductive surface 6.
Det bör måhända nämnas att uttrycket "ledande àsar" kan vara något missvisande då den topografiska strukturen har formen av ett kraftigt förminskat "höghusomráde", dvs. strukturen består av ett antal smala stänger eller pinnar, där stängerna i en rad (eller kolumn) kan vara något sidoförskjutna stängerna i en intillvarande rad och med olika stänger tilldelade olika höjd.It should perhaps be mentioned that the term "leading aces" can be somewhat misleading as the topographical structure has the form of a greatly reduced "high-rise area", ie. the structure consists of a number of narrow rods or pegs, where the rods in a row (or column) can be slightly laterally offset the rods in an adjacent row and with different rods assigned different heights.
Såsom tidigare beskrivits skall, enligt figurerna 3 och 4, det elektriskt icke-ledande underlaget 31 beläggas med den' första metallen M1 i en första vinkel "b" relativt element- 521 79.2 25 ytan, och med den andra metallen M2 i en andra vinkel "c" relativt elementytan.As previously described, according to Figures 3 and 4, the electrically non-conductive substrate 31 is to be coated with the first metal M1 at a first angle "b" relative to the element surface, and with the second metal M2 at a second angle. "c" relative to the element surface.
Den första vinkeln "b" skall vara anpassad så att den första sidoytan 5a och åtminstone en del av den övre ytan 5c för respektive ledande ås 5, 5', 5", samt åtminstone en del av de mellanliggande ledande ytorna 6, blir belagda med det första metallagret M1, och den andra vinkeln "c" skall vara anpassad så att den andra sidoytan 5b och åtminstone en del av den övre ytan 5c för respektive ledande ås 5, 5', 5", samt åt- minstone en del av de mellanliggande ledande ytorna 6, blir belagda med det andra metallagret M2, enligt figur 4.The first angle "b" shall be adapted so that the first side surface 5a and at least a part of the upper surface 5c of the respective conductive ridge 5, 5 ', 5 ", and at least a part of the intermediate conductive surfaces 6, are coated with the first metal layer M1, and the second angle "c" shall be adapted so that the second side surface 5b and at least a part of the upper surface 5c of the respective conductive ridge 5, 5 ', 5 ", and at least a part of the intermediate conductive surfaces 6, are coated with the second metal layer M2, according to Figure 4.
Vidare skall den första och den andra vinkeln "b", "c" vara anpassade så att det andra metallagret överlappar, och bildar en elektrisk kontakt med (Ml2, M2l) det första metallagret M1 på den övre ytan Sc för respektive ledande ås 5, 5' och på de mellanliggande ledande ytorna 6, 6', så att metallagren M1, M2 bildar en serie av elektriskt sammankopplade övergångar Ml2, Ml2', M2l, M21' mellan den första och den andra metal- len.Furthermore, the first and the second angle "b", "c" must be adapted so that the second metal layer overlaps, and forms an electrical contact with (M12, M21) the first metal layer M1 on the upper surface Sc of the respective conductive ridge 5, 5 'and on the intermediate conductive surfaces 6, 6', so that the metal layers M1, M2 form a series of electrically interconnected transitions M12, M12 ', M21, M21' between the first and the second metal.
Figur 4 visar att härmed har en serie av termoelement bil- dats, där antalet seriekopplade termoelement utgöres av antalet åsar. För att få ett elektriskt fungerande element krävs det att samtliga termoelement är elektriskt isolerade från omgivande metallager, dvs. att metallagren M1, M2 inom den elementtillhöriga ytan är elektriskt isolerade 71 från metallagren MlR, M2R för den omgivande ytan.Figure 4 shows that a series of thermocouples has thus been formed, where the number of thermocouples connected in series consists of the number of ridges. In order to have an electrically functioning element, it is required that all thermocouples are electrically insulated from the surrounding metal layer, ie. that the metal layers M1, M2 within the element-associated surface are electrically insulated 71 from the metal layers M1R, M2R for the surrounding surface.
Vidare anvisar föreliggande uppfinning att den integrerade delen upplinjeras, enligt figur 8, relativt infallsvinkeln "a" för det för mätningen avsedda mediets rörelseriktning, så att infallande värmestràlar 4, genom att element är tilldelat en position relativt infallande värmestrålar så att dessa aktiverar den övre ytan 5c för respektive ledande às, och så 521 792 26 att de mellanliggande ledande ytorna 6 befinner sig i skugga av de ledande àsarna för infallande värmestrålar 4.Furthermore, the present invention provides that the integral part is aligned, according to Figure 8, relative to the angle of incidence "a" of the direction of movement of the medium intended for the measurement, so that incident heat rays 4, by assigning elements to a position relative to incident heat rays, activate the upper surface. 5c for each conductive axis, and so that the intermediate conductive surfaces 6 are in the shadow of the conductive axes for incident heat rays 4.
Figur 9 och lOfavser att visa att den elektriska isoleringen 71 mellan elementet och omkringliggande metallager M1R, M2R åstadkommas genom att, här benämnda, isolerande ásar 81, med näraliggande belägna, här benämnda, isolerande ytor 91, hör- ande till den integrerade delen är tilldelade positioner re- lativt varandra, relativt de ledande àsarna 5, 5', 5", och relativt den första och den andra vinkeln "b", "c", på ett sätt så att en beläggning av både den första och den andra metallen uteblir pà de isolerade ytorna 71.Figures 9 and 10 will show that the electrical insulation 71 between the element and surrounding metal layers M1R, M2R is provided by, here, insulating shafts 81, with adjacent insulating surfaces 91, belonging here, belonging to the integral part being assigned positions relative to each other, relative to the conductive axes 5, 5 ', 5 ", and relative to the first and second angles" b "," c ", in such a way that a coating of both the first and the second metal is absent. on the insulated surfaces 71.
I figur 9 och 10 visas även hur en kolumn av ásar är utfor- mad. Det är önskvärt att ha ett stort antal seriekopplade övergångar från den ena metallen till den andra för att utöka upplösningen eller känsligheten, för elementet och detektorn 3. Om antalet seriekopplade övergångar skall utökas betyder detta att elementytan får en utpräglat rektangulär form. Det är dock, av mättekniska skäl, önskvärt att kunna ha en mer kvadratiskt formad ryta.Figures 9 and 10 also show how a column of axes is formed. It is desirable to have a large number of series-connected transitions from one metal to the other to increase the resolution or sensitivity of the element and the detector 3. If the number of series-connected transitions is to be increased, this means that the element surface acquires a distinctly rectangular shape. However, for metrological reasons, it is desirable to be able to have a more square-shaped surface.
Föreliggande uppfinning anvisar därför att de ledande àsarna tilldelas en konfiguration som, enligt figur ll, bildar ett antal kolumner av parallellt relaterade ledande ásar, där antalet kolumner är “n", här benämnda kolumn 1 (kl), kolumn 2 (k2) osv. till kolumn "n" (kn), där antal ledande åsar inom respektive kolumn är "m", här benämnda ås 1 (al), às 2 (a2) osv. till às "m" (am), och där "m" kan vara olika för respek- tive kolumn.The present invention therefore provides that the conductive axes are assigned a configuration which, according to Figure 11, forms a number of columns of parallel related conductive axes, where the number of columns is "n", hereinafter referred to as column 1 (k1), column 2 (k2) and so on. to column "n" (kn), where the number of leading ridges within each column is "m", here referred to as ridge 1 (a1), às 2 (a2), etc. to às "m" (am), and where "m" may be different for each column.
För att àsarna i respektive kolumn skall bilda en sammanhän- gande serie av sammankopplingar anvisar föreliggande upp- finning att den "m":te åsen "am" inom varje kolum, förutom den sista kolumnen "kn", är elektriskt sammankopplad 51 med den första ásen "al" hörande till nästkommande kolumn. 521 792 27 På detta sätt bildar övergångarna mellan den första och andra metallen, hörande till samtliga ledande åsar inom samtliga kolumner, en gemensam serie av elektriskt sammankopplade övergångar.In order for the axes in each column to form a continuous series of interconnections, the present invention provides that the "m" th ridge "am" within each column, except for the last column "kn", is electrically interconnected 51 with the first ásen "al" belonging to the next column. 521 792 27 In this way, the transitions between the first and second metals, belonging to all the conductive ridges within all the columns, form a common series of electrically interconnected transitions.
Figur 12 avser att visa en utföringsform där den elektriska sammankopplingen 51 mellan två åsar i två närliggande kolum- ner kl, k2 kan ske genom att ett elektriskt ledande ytavsnitt 51' är bildat för att göra sammankopplingen.Figure 12 is intended to show an embodiment where the electrical connection 51 between two ridges in two adjacent columns kl, k2 can take place by an electrically conductive surface section 51 'being formed to make the connection.
Figur 13 avser att visa hur ett termoelement med en närmast kvadratisk utbredning kan bildas genom att kombinera ledande åsar al, a2 med isolerande åsar 81.Figure 13 is intended to show how a thermocouple with an almost square spread can be formed by combining conductive ridges a1, a2 with insulating ridges 81.
Vidare anvisar föreliggande uppfinning att serien av ledande åsar utgör de seriekopplade termoelementen, där metallagret på en första eller andra sidoyta hörande till en första led- ande ås, kl, al, eller en till den första ledande åsen när- liggande ledande yta, i serien av ledande åsar utgör en första anslutningselektrod 53 på det seriekopplade termoele- mentet, och att en första eller andra sidoyta hörande till en sista ledande às, kn, am, eller en till den sista ledande åsen närliggande ledande yta, i serien av ledande åsar utgör en andra anslutningselektrod 54 på det seriekopplade termo- elementet.The present invention further discloses that the series of conductive ridges constitute the series-connected thermocouples, where the metal layer on a first or second side surface belonging to a first conductive ridge, kl, al, or a conductive surface adjacent to the first conductive ridge, in the series of conductive ridges constitutes a first connecting electrode 53 on the series-connected thermocouple, and that a first or second side surface belonging to a last conductive axis, kn, am, or a conductive surface adjacent to the last conductive ridge, in the series of conductive ridges constitutes a second connection electrode 54 on the series-connected thermocouple.
Figur l4 avser att speciellt visa att då detektorns 3 element är anpassat till att detektera en värmealstring anvisar före- liggande uppfinning att den övre ytan 5c, hörande till res- pektive ledande ås, kan vara täckt av ett värmeabsorberande eller värmealstrande skikt 55.Figure 14 is intended to show in particular that when the elements of the detector 3 are adapted to detect a heat generation, the present invention indicates that the upper surface 5c, belonging to the respective conductive ridge, can be covered by a heat-absorbing or heat-generating layer 55.
Detta för att de varma lödställena, som utgör mätpunkter i termoelementet, skall absorbera så stor del av den värmemängd som finns som möjligt. De kalla lödställena, dvs. de ledande ytorna mellan de ledande åsarna, skall icke utsättas för värmealstringen. 521 792 28 Enligt en föreslagen utföringsform kan det värmeabsorberande eller värmealstrande skiktet 55 utgöras av ett lager av enzymer eller liknande.This is so that the hot soldering points, which constitute measuring points in the thermocouple, will absorb as much of the amount of heat as possible. The cold soldering points, ie. the conductive surfaces between the conductive ridges shall not be exposed to heat generation. According to a proposed embodiment, the heat absorbing or heat generating layer 55 may be a layer of enzymes or the like.
De två nyttjade metallerna M1, M2 skall vara lämpliga med hänsyn till termoelektriska egenskaper. Således skall den första metallen M1 skilja sig från den andra metallen M2, och dessa skall i samverkan erbjuda en termoelektrisk effekt.The two metals M1, M2 used shall be suitable with regard to thermoelectric properties. Thus, the first metal M1 shall differ from the second metal M2, and these shall in cooperation offer a thermoelectric effect.
Enligt en föreslagen utföringsform utgöres dessa två metaller av guld respektive krom, där krom utgör den första innersta metallen M1 och guld utgör den andra metallen M2.According to a proposed embodiment, these two metals constitute gold and chromium, respectively, where chromium constitutes the first innermost metal M1 and gold constitutes the second metal M2.
Det skall även förstås att enligt föreliggande uppfinning kan en mätcell tilldelas ett flertal detektorrelaterade element.It is also to be understood that according to the present invention, a measuring cell may be assigned to a plurality of detector-related elements.
Figur 15 avser att visa att detta är möjligt genom att den första delen 2A tilldelas två eller flera olika integrerade element 31, 32, och/eller genom att den andra delen 2B, eller ytterligare andra delar, tilldelas en eller flera element 33, 34.Figure 15 intends to show that this is possible by assigning the first part 2A to two or more different integrated elements 31, 32, and / or by assigning the second part 2B, or further other parts, to one or more elements 33, 34.
Det skall även påpekas att figurerna är i förenklande syfte mycket förstorade och förenklade. De dimensioner som är aktuella i en praktisk tillämpning är att en kavitet i en mätcell har dimensioner i millimeter- eller centimeterområdet medan dimensionerna för elementet och därtill hörande åsar ligger i mikrometeromràdet. Föreliggande uppfinning är dock inte begränsad till specifika storleksomràden utan ingående komponenter kan tilldelas vilka dimensioner som helst, allt enligt de behov som finns i den aktuella tillämpningen.It should also be pointed out that the figures are for the purpose of simplification greatly enlarged and simplified. The dimensions that are relevant in a practical application are that a cavity in a measuring cell has dimensions in the millimeter or centimeter range, while the dimensions of the element and associated ridges are in the micrometer range. However, the present invention is not limited to specific size ranges, but constituent components can be assigned to any dimensions, depending on the needs of the particular application.
Uppfinningen är givetvis inte begränsad till den ovan såsom exempel angivna utföringsformen utan kan genomgå modifikatio- ner inom ramen för uppfinningstanken illustrerad i efter- följande patentkrav.The invention is of course not limited to the embodiment given above as an example, but may undergo modifications within the scope of the inventive concept illustrated in the following claims.
Claims (27)
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE9804580A SE521792C2 (en) | 1998-12-29 | 1998-12-29 | Use of a detector in a calorimeter and a detector therefor |
| EP99965703A EP1151277A1 (en) | 1998-12-29 | 1999-12-29 | A method for manufacturing a calorimeter-related detector and a detector manufactured according to the method |
| PCT/SE1999/002498 WO2000039563A1 (en) | 1998-12-29 | 1999-12-29 | A method for manufacturing a calorimeter-related detector and a detector manufactured according to the method |
| JP2000591413A JP2002533715A (en) | 1998-12-29 | 1999-12-29 | Method of manufacturing calorimeter-related detector and detector manufactured by the method |
| AU21387/00A AU2138700A (en) | 1998-12-29 | 1999-12-29 | A method for manufacturing a calorimeter-related detector and a detector manufactured according to the method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE9804580A SE521792C2 (en) | 1998-12-29 | 1998-12-29 | Use of a detector in a calorimeter and a detector therefor |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SE9804580D0 SE9804580D0 (en) | 1998-12-29 |
| SE9804580L SE9804580L (en) | 2000-06-30 |
| SE521792C2 true SE521792C2 (en) | 2003-12-09 |
Family
ID=20413892
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SE9804580A SE521792C2 (en) | 1998-12-29 | 1998-12-29 | Use of a detector in a calorimeter and a detector therefor |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1151277A1 (en) |
| JP (1) | JP2002533715A (en) |
| AU (1) | AU2138700A (en) |
| SE (1) | SE521792C2 (en) |
| WO (1) | WO2000039563A1 (en) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH680541A5 (en) * | 1990-07-12 | 1992-09-15 | Landis & Gyr Betriebs Ag |
-
1998
- 1998-12-29 SE SE9804580A patent/SE521792C2/en not_active IP Right Cessation
-
1999
- 1999-12-29 EP EP99965703A patent/EP1151277A1/en not_active Withdrawn
- 1999-12-29 AU AU21387/00A patent/AU2138700A/en not_active Abandoned
- 1999-12-29 JP JP2000591413A patent/JP2002533715A/en active Pending
- 1999-12-29 WO PCT/SE1999/002498 patent/WO2000039563A1/en not_active Application Discontinuation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2002533715A (en) | 2002-10-08 |
| SE9804580D0 (en) | 1998-12-29 |
| SE9804580L (en) | 2000-06-30 |
| EP1151277A1 (en) | 2001-11-07 |
| WO2000039563A1 (en) | 2000-07-06 |
| AU2138700A (en) | 2000-07-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4401021B2 (en) | Method for manufacturing a detector belonging to a gas sensor and detector manufactured according to this method | |
| Glatz et al. | Optimization and fabrication of thick flexible polymer based micro thermoelectric generator | |
| US7911010B2 (en) | Apparatus and method for microfabricated multi-dimensional sensors and sensing systems | |
| US5464966A (en) | Micro-hotplate devices and methods for their fabrication | |
| US5288147A (en) | Thermopile differential thermal analysis sensor | |
| US6589433B2 (en) | Accelerometer without proof mass | |
| Guo et al. | An integrated surface micromachined convex microhotplate structure for tin oxide gas sensor array | |
| Wu et al. | Optimization of temperature uniformity of a serpentine thin film heater by a two-dimensional approach | |
| JP4041063B2 (en) | Nanowire filament | |
| JP6243040B2 (en) | Sensor for detecting oxidizable gas | |
| JP4798961B2 (en) | HEATER DEVICE AND GAS SENSOR DEVICE USING THE SAME | |
| SE521792C2 (en) | Use of a detector in a calorimeter and a detector therefor | |
| Dönmez Noyan | Improving the performance of an all-Si based thermoelectric micro/nanogenerator | |
| Ziolkowski et al. | Application of high-throughput seebeck microprobe measurements on thermoelectric half-Heusler thin film combinatorial material libraries | |
| CN112710414B (en) | Three-dimensional micro-fluidic chip calorimeter for biochemical reaction detection and preparation method thereof | |
| Mutschall et al. | Basic micro module for chemical sensors with on chip heater and buried sensor structure | |
| JP6059720B2 (en) | Differential calorimetric sensor and manufacturing method thereof | |
| KR101738632B1 (en) | Micro hot plate having a heat sink structure | |
| JP2008170259A (en) | Evaluating substrate of thermoelectric material, and package/collective evaluation device for the thermoelectric material | |
| Benn | Design of a silicon carbide micro-hotplate geometry for high temperature chemical sensing | |
| JP4216237B2 (en) | Manufacturing method of thermoelectric chemical sensor | |
| US8130533B2 (en) | Thermoelectric device and method | |
| JP7428186B2 (en) | light sensor | |
| TW200918899A (en) | Fluid reactor with thin chip of two-dimensionally distributed micro-resistance units | |
| Bourg et al. | Thermocouples from electrodeposited submicrometer wires prepared by electrochemical step edge decoration |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| NUG | Patent has lapsed |