WO2015186330A1 - 熱流分布測定装置 - Google Patents

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WO2015186330A1
WO2015186330A1 PCT/JP2015/002742 JP2015002742W WO2015186330A1 WO 2015186330 A1 WO2015186330 A1 WO 2015186330A1 JP 2015002742 W JP2015002742 W JP 2015002742W WO 2015186330 A1 WO2015186330 A1 WO 2015186330A1
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WO
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heat flow
flow distribution
sensor module
flow sensor
multilayer substrate
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Application number
PCT/JP2015/002742
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English (en)
French (fr)
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芳彦 白石
坂井田　敦資
倫央 郷古
谷口　敏尚
岡本　圭司
Original Assignee
株式会社デンソー
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Publication date
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Priority to EP15804038.6A priority patent/EP3153832B1/en
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Priority to US15/310,839 priority patent/US10261034B2/en
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
    • G01N25/18—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating thermal conductivity
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K17/00—Measuring quantity of heat
    • 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
    • H10N10/01—Manufacture or treatment
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N19/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one thermoelectric or thermomagnetic element covered by groups H10N10/00 - H10N15/00
    • H10N19/101—Multiple thermocouples connected in a cascade arrangement

Definitions

  • the present disclosure relates to a heat flow distribution measuring apparatus.
  • thermoelectric conversion element a thermoelectric conversion element. Specifically, a plurality of through holes are formed in the insulating base material, and first and second conductive metals of different metal materials are embedded in the plurality of through holes, and the first and second conductive metals are They are alternately connected in series.
  • heat energy heat flow
  • heat radiation distribution of a heat sink provided on a printed wiring board or the like.
  • thermography Although there is a method of measuring the heat distribution using a thermography device, the surface temperature distribution that can be measured by the infrared wavelength can be measured by the thermography. Since the surface temperature distribution is not a heat flow distribution, in order to convert the surface temperature distribution into the heat flow distribution, it is necessary to analyze various factors in the calculation. For this reason, even with this method, it is difficult to measure the heat flow distribution with high accuracy.
  • This disclosure is intended to provide a heat flow distribution measuring device capable of measuring heat flow distribution with high accuracy.
  • the heat flow distribution measuring device includes a multilayer board in which a plurality of insulating layers made of a thermoplastic resin are stacked, one side having the other side and the other side, and the multilayer board.
  • a sensor module having a plurality of heat flow sensor units formed therein is provided.
  • Each of the plurality of heat flow sensor units is configured by an electrically independent thermoelectric conversion element, and when the sensor module is arranged with one surface facing the measurement object of the heat flow distribution, each thermoelectric conversion element An electrical output corresponding to the heat flow passing through the inside of the multilayer substrate in a direction perpendicular to the one surface is generated.
  • the calculation unit that calculates the heat flow distribution based on the electrical output generated in each of the plurality of heat flow sensor units. Is provided.
  • thermoelectric conversion elements constituting each heat flow sensor unit are formed inside one multilayer substrate, the same manufacturing the multilayer substrate is the same. Manufactured in the manufacturing process. For this reason, the individual performance difference of each thermoelectric conversion element can be suppressed small compared with the case where a plurality of heat flow sensors are manufactured separately.
  • the heat flow distribution measuring device includes a plurality of insulating layers stacked, one multilayer substrate having one surface and the other surface opposite to the one surface, and a plurality of heat flows formed inside the multilayer substrate.
  • a sensor module having a sensor unit is provided.
  • Each of the plurality of heat flow sensor units is configured by an electrically independent thermoelectric conversion element, and when the sensor module is arranged with one surface facing the measurement object of the heat flow distribution, each thermoelectric conversion element Then, an electrical output corresponding to the heat flow passing through the inside of the multilayer substrate in a direction from one side to the other side of the one side and the other side is generated.
  • the heat flow distribution is measured using a plurality of heat flow sensors manufactured separately for the same reason as the heat flow distribution measuring device according to the first and second aspects. Compared to the case, the heat flow distribution can be measured with high accuracy.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a heat flow distribution measuring apparatus in the first embodiment.
  • FIG. 2 is a plan view of the heat flow distribution measuring apparatus in the first embodiment
  • FIG. 3 is a side view of the heat flow distribution measuring device in FIG.
  • FIG. 4 is a plan view of one heat flow sensor unit in the sensor module in FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line VV in FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI in FIG.
  • FIG. 7 is a plan view in which the surface protection member of the sensor module in FIG. 1 is omitted, FIG.
  • FIG. 8 is an enlarged view of region VIII in FIG.
  • FIGS. 9A to 9H are cross-sectional views for explaining the manufacturing process of the sensor module of the first embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a heat flow distribution image displayed on the display device of the heat flow distribution measurement device according to the first embodiment.
  • FIG. 11 is a plan view of the sensor module in the second embodiment
  • FIG. 12 is a plan view of a heat flow distribution measuring apparatus in the second embodiment
  • 13 is a side view of the heat flow distribution measuring device in FIG. 12 as viewed from the direction of arrow XIII.
  • FIG. 14 is a plan view of a sensor module according to the third embodiment.
  • FIG. 15 is a plan view of a sensor module according to the fourth embodiment.
  • FIG. 16 is a side view of the heat flow distribution measuring apparatus in the fifth embodiment
  • FIG. 17 is a side view of the heat flow distribution measuring apparatus according to the sixth embodiment.
  • the heat flow distribution measuring device 1 of this embodiment includes a sensor module 2, an electronic control device 3, and a display device 4.
  • the sensor module 2 is formed by integrating a plurality of heat flow sensor units 10 for measuring heat flow.
  • the sensor module 2 has a flat plate shape having one surface 2a (first surface) and the other surface 2b (second surface) on the opposite side (see FIG. 3).
  • the heat flow sensor units 10 are arranged in a matrix in a direction parallel to the one surface 2a.
  • One square indicated by a broken line in FIG. 1 indicates a portion functioning as one heat flow sensor unit 10.
  • the plurality of heat flow sensor units 10 have the same length in one direction and the other direction perpendicular thereto.
  • the plurality of heat flow sensor units 10 are arranged in order in one direction and the other direction, and the positions of the heat flow sensor units 10 facing each other in the adjacent rows are the same.
  • the plurality of heat flow sensor units 10 are electrically independent from each other, and are connected to the electronic control unit 3 through wiring. As will be described later, the heat flow sensor unit 10 is an area where thermoelectric conversion elements connected in series are formed in one multilayer substrate.
  • the electronic control unit 3 functions as a calculation unit that calculates the heat flow distribution.
  • the electronic control device 3 is constituted by, for example, a microcomputer, a memory as storage means, and its peripheral circuits, and performs predetermined arithmetic processing according to a preset program.
  • the electronic control device 3 displays the heat flow distribution on the display device 4 as a two-dimensional image by calculating the heat flow distribution of the measurement object based on the detection result of the heat flow by the plurality of heat flow sensor units 10 and performing image processing. .
  • the display device 4 displays a two-dimensional image of the heat flow distribution.
  • a general image display device can be used.
  • the heat flow distribution measuring apparatus 1 includes a sensor head 21 in which the sensor module 2 is installed, a column 22 that supports the sensor head 21, and a stage 23 in which a measurement object 31 is installed. It has.
  • the sensor module 2 is installed on the lower surface of the sensor head 21. For this reason, the other surface 2 b of the sensor module 2 is fixed to the sensor head 21, and the one surface 2 a of the sensor module 2 faces the measurement object 31.
  • the support column 22 has a mechanism capable of adjusting the height, and the distance between the sensor module 2 and the measurement object 31 can be adjusted.
  • the sensor module 2 is obtained by forming a plurality of heat flow sensor units 10 having the same internal structure on one multilayer substrate. For this reason, the structure of the one heat flow sensor part 10 is demonstrated below.
  • one heat flow sensor unit 10 includes an insulating base material 100, an insulating layer 110, a surface protection member 115, and a back surface protection member 120 which are laminated and integrated. Inside, the first and second interlayer connection members 130 and 140 are alternately connected in series.
  • FIG. 4 is a plan view of one heat flow sensor unit 10, the surface protection member 115 and the insulating layer 110 are omitted for easy understanding. 4 is not a cross-sectional view, but the first and second interlayer connecting members 130 and 140 are hatched for easy understanding.
  • the insulating substrate 100 is made of a thermoplastic resin film typified by polyether ether ketone (PEEK), polyether imide (PEI), liquid crystal polymer (LCP), and the like.
  • a plurality of first and second via holes 101 and 102 penetrating in the thickness direction are formed in a staggered pattern so as to alternate.
  • the first and second via holes 101 and 102 are through holes penetrating from one surface 100 a to the other surface 100 b of the insulating base material 100.
  • the first and second via holes 101 and 102 of the present embodiment have a cylindrical shape with a constant diameter from the front surface 100a to the back surface 100b, but the diameter decreases from the front surface 100a to the back surface 100b. It may be a tapered shape. Moreover, it may be made into the taper shape where a diameter becomes small toward the surface 100a from the back surface 100b, and you may be made into the square cylinder shape.
  • a first interlayer connection member 130 is disposed in the first via hole 101, and a second interlayer connection member 140 is disposed in the second via hole 102.
  • the first and second interlayer connection members 130 and 140 are alternately arranged on the insulating base material 100.
  • the number, the diameter, the interval, and the like of the first and second via holes 101 and 102 are set.
  • the density of the first and second interlayer connection members 130 and 140 can be increased.
  • the electromotive force generated in the first and second interlayer connecting members 130 and 140 alternately connected in series that is, the voltage can be increased, and the sensitivity of the heat flow sensor unit 10 can be increased.
  • the first and second interlayer connection members 130 and 140 are first and second conductors made of different conductors so as to exhibit the Seebeck effect.
  • the conductor is a metal or a semiconductor.
  • the first interlayer connection member 130 is a metal compound obtained by solid-phase sintering so that Bi-Sb-Te alloy powder constituting the P-type maintains a crystal structure of a plurality of metal atoms before sintering. Composed.
  • the second interlayer connecting member 140 is made of a metal compound obtained by solid-phase sintering so that Bi-Te alloy powder constituting N-type maintains the crystal structure of a plurality of metal atoms before sintering.
  • the metal forming the first and second interlayer connection members 130 and 140 is a sintered alloy obtained by sintering a plurality of metal atoms while maintaining the crystal structure of the metal atoms. Thereby, the electromotive force generated in the first and second interlayer connection members 130 and 140 alternately connected in series can be increased, and the heat flow sensor unit 10 can be highly sensitive.
  • the insulating layer 110 is disposed on the surface 100 a of the insulating base material 100.
  • the insulating layer 110 is composed of a thermoplastic resin film typified by polyether ether ketone (PEEK), polyether imide (PEI), liquid crystal polymer (LCP), and the like.
  • the insulating layer 110 is formed such that a plurality of surface patterns 111 in which a copper foil or the like is patterned are separated from each other on the one surface 110a side facing the insulating substrate 100. Each surface pattern 111 is appropriately electrically connected to the first and second interlayer connection members 130 and 140, respectively.
  • first and second interlayer connection members 130 and 140 are set as one set 150
  • the first and second of each set 150 are connected to the same surface pattern 111. That is, the first and second interlayer connection members 130 and 140 of each set 150 are electrically connected via the surface pattern 111.
  • one first interlayer connection member 130 and one second interlayer connection member 140 that are adjacent along one direction (left and right direction in FIG. 5) form one set 150.
  • the back surface protection member 120 is disposed on the back surface 100b of the insulating base material 100.
  • the back surface protection member 120 is made of a thermoplastic resin film typified by polyetheretherketone (PEEK), polyetherimide (PEI), liquid crystal polymer (LCP), or the like.
  • a plurality of back surface patterns 121 in which a copper foil or the like is patterned are formed on the back surface protection member 120 so as to be separated from each other on the one surface 120 a side facing the insulating substrate 100.
  • Each back pattern 121 is appropriately electrically connected to the first and second interlayer connection members 130 and 140, respectively.
  • the first interlayer connection member 130 of one set 150 and the second interlayer connection member 140 of the other set 150 are the same back surface. It is connected to the pattern 121. That is, the first and second interlayer connection members 130 and 140 are electrically connected via the same back surface pattern 121 across the set 150.
  • the first adjacent to each other along the other direction (left and right direction in FIG. 4, left and right direction in FIG. 6) orthogonal to one direction.
  • the second interlayer connection members 130 and 140 are connected to the same back surface pattern 121.
  • each set 150 is connected in series, and is arranged in the multilayer substrate so that the one connected in one direction (up and down direction in FIG. 4) is repeatedly folded.
  • a pair of the first and second interlayer connecting members 130 and 140 connected to each other constitute one thermoelectric conversion element. Therefore, one heat flow sensor unit 10 includes a plurality of thermoelectric conversion elements connected in series.
  • the plurality of heat flow sensor units 10 are electrically independent from each other, and are electrically connected to the electronic control unit 3 for each heat flow sensor unit 10.
  • a plurality of thermoelectric conversion elements electrically connected in series constituting one heat flow sensor unit 10 are referred to as electrically independent thermoelectric conversion elements.
  • a surface protection member 115 is disposed on the other surface 110b of the insulating layer 110.
  • the surface protection member 115 is composed of a thermoplastic resin film typified by polyetheretherketone (PEEK), polyetherimide (PEI), liquid crystal polymer (LCP), or the like.
  • PEEK polyetheretherketone
  • PEI polyetherimide
  • LCP liquid crystal polymer
  • the surface protection member 115 has a plurality of wiring patterns 116 in which a copper foil or the like is patterned on the one surface 115a side facing the insulating layer 110 side.
  • the wiring pattern 116 is formed in the end portion of the first and second interlayer connection members 130 and 140 connected in series as described above and the interlayer connection member formed on the insulating layer 110 in one heat flow sensor unit 10. It is electrically connected via 117.
  • the plurality of wiring patterns 116 extend from the position of each heat flow sensor unit 10 to the edge of the sensor module 2 as shown in FIGS. Thereby, two wires are formed from one heat flow sensor unit 10 to the edge of the sensor module 2.
  • FIG. 7 is a plan view of the sensor module 2 in which the surface protection member 115 is omitted. In order to facilitate understanding, a portion that functions as a connection portion of the wiring pattern 116 is hatched. As shown in FIG. 6, a part of the wiring pattern 116 is exposed at the edge of the sensor module 2. The exposed portion of the wiring pattern 116 constitutes a connection terminal for connecting each heat flow sensor unit 10 and the electronic control unit 3.
  • the wiring pattern 116 connected to each heat flow sensor unit 10 is defined as a layer in which the first and second interlayer connection members 130 and 140, the front surface pattern 111, and the back surface pattern 121 are formed. They are formed in different layers (see FIG. 7).
  • a space for arranging wiring between adjacent heat flow sensors is required when a plurality of heat flow sensors are attached to the measurement object.
  • a space for arranging the wiring between the adjacent heat flow sensors is not necessary, so that the plurality of heat flow sensor units 10 can be densely arranged.
  • thermoelectric conversion element constituting one heat flow sensor unit 10
  • the first and second interlayer connection members 130 and 140 embedded in the plurality of first and second via holes 101 and 102 are alternately connected in series. It is a thing.
  • the 1st, 2nd interlayer connection members 130 and 140 which comprise each of the several heat flow sensor part 10 are formed in the same insulating base material 100.
  • the plurality of heat flow sensor units 10 each output a sensor signal (electromotive force) corresponding to the temperature difference between both surfaces of the multilayer substrate to the electronic control unit 3.
  • a sensor signal electromotive force
  • the electromotive force generated in the first and second interlayer connection members 130 and 140 alternately connected in series changes.
  • the heat flow or heat flux passing through the heat flow sensor unit 10 can be calculated from the electromotive force generated in the heat flow sensor unit 10.
  • 9A to 9H one heat flow sensor unit 10 is shown and corresponds to FIG.
  • an insulating base material 100 is prepared, and a plurality of first via holes 101 are formed by a drill, a laser, or the like.
  • the first conductive paste 131 is filled in each first via hole 101.
  • a method (apparatus) for filling the first via hole 101 with the first conductive paste 131 the method (apparatus) described in Japanese Patent Application No. 2010-50356 (Japanese Patent Laid-Open No. 2011-187619) by the present applicant is used. Adopt it.
  • the insulating base material 100 is arranged on a holding table (not shown) with the suction paper 160 therebetween so that the back surface 100b faces the suction paper 160. Then, the first conductive paste 131 is filled into the first via hole 101 while the first conductive paste 131 is melted. As a result, most of the organic solvent of the first conductive paste 131 is adsorbed by the adsorption paper 160, and the alloy powder is placed in close contact with the first via hole 101.
  • the adsorbing paper 160 may be made of a material that can absorb the organic solvent of the first conductive paste 131, and general high-quality paper or the like is used.
  • the first conductive paste 131 is a paste obtained by adding an organic solvent such as paraffin having a melting point of 43 ° C. to a powder of Bi—Sb—Te alloy in which metal atoms maintain a predetermined crystal structure. Used. For this reason, when the first conductive paste 131 is filled, the surface 100a of the insulating substrate 100 is heated to about 43 ° C.
  • a plurality of second via holes 102 are formed in the insulating base material 100 by a drill, a laser, or the like. As described above, the second via holes 102 are formed alternately with the first via holes 101 so as to form a staggered pattern together with the first via holes 101.
  • the second conductive paste 141 is filled in each second via hole 102. This step can be performed in the same step as in FIG.
  • the insulating substrate 100 is disposed again on the holding table (not shown) via the suction paper 160 so that the back surface 100b faces the suction paper 160, and then the second conductive paste 141 is filled in the second via hole 102. To do. As a result, most of the organic solvent of the second conductive paste 141 is adsorbed by the adsorption paper 160, and the alloy powder is placed in close contact with the second via hole 102.
  • the second conductive paste 141 is a Bi-Te alloy powder in which metal atoms different from the metal atoms constituting the first conductive paste 131 maintain a predetermined crystal structure, and an organic solvent such as terpine having a melting point of room temperature. A paste made by adding is used. That is, the organic solvent constituting the second conductive paste 141 has a lower melting point than the organic solvent constituting the first conductive paste 131. And when filling the 2nd conductive paste 141, it is performed in the state by which the surface 100a of the insulating base material 100 was hold
  • the state in which the organic solvent contained in the first conductive paste 131 is solidified means that the organic solvent remaining in the first via hole 101 without being adsorbed by the adsorption paper 160 in the process of FIG. 9B. Is a solidified state.
  • the insulating layer 110 and the back surface protection member 120 on the one surface 110a, 120a facing the insulating substrate 100 are formed.
  • a copper foil or the like is formed.
  • an insulating layer 110 in which a plurality of surface patterns 111 spaced apart from each other and a back surface protection member 120 in which a plurality of back surface patterns 121 spaced apart from each other are formed are prepared.
  • a surface protection member 115 on which a plurality of wiring patterns 116 are formed is prepared.
  • the back surface protection member 120, the insulating base material 100, the insulating layer 110, and the surface protection member 115 are sequentially stacked to form a stacked body 170.
  • the laminate 170 is disposed between a pair of press plates (not shown), and is pressurized while being heated in a vacuum state from the upper and lower surfaces in the lamination direction. Integrate. Specifically, the first and second conductive pastes 131 and 141 are solid-phase sintered to form the first and second interlayer connection members 130 and 140, and the first and second interlayer connection members 130 and 140 are formed. The laminate 170 is integrated by applying pressure while heating so that the front surface pattern 111 and the back surface pattern 121 are connected.
  • a cushioning material such as rock wool paper may be disposed between the laminate 170 and the press plate. As described above, the sensor module 2 is manufactured.
  • the measurement object 31 is placed on the stage 23, and the measurement object 31 is opposed to the one surface 2a of the sensor module 2.
  • the height of the sensor head 21 is adjusted so that the sensor module 2 is in contact with or not in contact with the measurement object 31.
  • the electronic control device 3 calculates the heat flow distribution based on the electromotive force of each heat flow sensor unit 10, whereby the heat flow distribution of the measurement object 31 is obtained. Furthermore, the electronic control device 3 performs image processing and displays a two-dimensional image of the heat flow distribution on the display device 4, whereby the heat flow distribution of the measurement object 31 can be confirmed with the two-dimensional image. For example, as shown in FIG. 10, a heat flow distribution image 4 a indicating the magnitude of the heat flow from the region corresponding to the measurement object 31 is displayed on the display device 4.
  • one heat flow sensor unit 10 corresponds to one pixel (one square in FIG. 10) which is the minimum unit of the heat flow distribution image 4a.
  • the heat flow distribution measuring apparatus 1 of the present embodiment uses the sensor module 2 in which a plurality of heat flow sensor units 10 are formed inside one multilayer substrate. Since the thermoelectric conversion elements constituting each heat flow sensor unit 10, that is, the first and second interlayer connecting members 130 and 140 are formed inside one multilayer substrate, the same manufacturing for manufacturing the multilayer substrate is performed. Manufactured in a process. For this reason, the individual performance difference of each thermoelectric conversion element can be suppressed small compared with the case where a plurality of heat flow sensors are manufactured separately.
  • the heat flow distribution measuring apparatus 1 of the present embodiment it is possible to measure the heat flow distribution with higher accuracy than when measuring the heat flow distribution using a plurality of heat flow sensors manufactured separately. .
  • the heat flow distribution measuring apparatus 1 of the present embodiment can measure the heat flow distribution in a state where the sensor module 2 is in contact with the measurement object 31 or in a non-contact state.
  • the heat flow passing through one heat flow sensor unit 10 is obtained, and the heat flow distribution per area of one heat flow sensor unit 10 is measured as the heat flow distribution.
  • the heat flow sensor unit 10 is measured.
  • the distribution of the heat flux for each may be measured.
  • the heat flow is an amount of heat energy flowing per unit time, and W is used as a unit.
  • the heat flux is the amount of heat that crosses the unit area per unit time, and W / m 2 is used as the unit.
  • a plurality of heat flow sensor units 10 are arranged in a row in one direction D1, and a sensor module 200 having a shape extending long in one direction D1 is used. .
  • This sensor module 200 is obtained by changing the number of the plurality of heat flow sensor units 10 with respect to the sensor module 2 of the first embodiment.
  • the internal structure and manufacturing method of the sensor module 200 are the same as those in the first embodiment.
  • each heat flow sensor unit 10 of the sensor module 200 is connected to the electronic control unit 3 via wiring, as in the first embodiment.
  • the heat flow distribution measuring apparatus 1 of this embodiment includes a sensor head 21, a uniaxial moving unit 24, and a stage 23.
  • the sensor head 21 of the present embodiment has a shape that extends long in one direction D1.
  • the sensor module 200 is installed on the lower surface of the sensor head 21 such that the longitudinal direction of the sensor head 21 coincides with the longitudinal direction D1 of the sensor module 2. For this reason, the other surface 200 b of the sensor module 200 is fixed to the sensor head 21, and the one surface 200 a of the sensor module 200 faces the measurement object 31.
  • the uniaxial moving unit 24 is a moving device that moves the sensor head 21 in the uniaxial direction.
  • the moving direction D2 of the sensor head 21 is a direction perpendicular to the longitudinal direction D1 of the sensor module 2.
  • the uniaxial moving unit 24 a well-known mechanism can be adopted.
  • the movement of the uniaxial moving unit 24 is controlled by the electronic control unit 3.
  • the electronic control unit 3 can acquire position information of the sensor head 21.
  • a sensor (not shown) for acquiring position information of the sensor head 21 is attached to the uniaxial moving unit 24, and the electronic control unit 3 determines the position of the sensor head 21 based on the sensor signal from this sensor. Get information.
  • the measurement object 31 is placed on the stage 23, and the measurement object 31 is opposed to the one surface 200a of the sensor module 200.
  • the height of the sensor head 21 is adjusted so that the sensor module 200 is not in contact with the measurement object 31.
  • the sensor head 21 is moved when measuring the heat flow distribution.
  • the sensor module 200 moves on the surface of the measurement object 31.
  • the heat flow from the measurement object 31 or the heat flow toward the measurement object 31 passes through the sensor module 200 in a direction perpendicular to the one surface 200a and the other surface 200b of the sensor module 200, thereby a plurality of heat flow sensor units.
  • the electromotive force generated at 10 is output to the electronic control unit 3.
  • the electronic control unit 3 calculates the heat flow distribution based on the electromotive force of each heat flow sensor unit 10 and the positional information of the sensor head 21 when the electromotive force is output. Thereby, similarly to 1st Embodiment, the heat flow distribution of the measuring object 31 is obtained.
  • the sensor module 200 in which the plurality of heat flow sensor units 10 are arranged in a row is used.
  • the plurality of heat flow sensor units 10 are arranged in two rows.
  • the sensor module 201 is used.
  • the positions of the heat flow sensor units 10 facing each other in adjacent rows are shifted by a predetermined distance in one direction D1 that is the arrangement direction of the plurality of heat flow sensor units 10 in one row.
  • the predetermined distance is a length L1 that is 1 ⁇ 2 of the width of one heat flow sensor unit 10.
  • the heat flow distribution is measured while moving in a direction perpendicular to the one direction D1.
  • the heat flow distribution can be measured in the same manner as when the width of one heat flow sensor unit 10 is set to the predetermined distance L1. For this reason, according to the present embodiment, the resolution of the heat flow distribution measurement can be increased without reducing the area of one heat flow sensor unit 10. That is, one pixel of the heat flow distribution image 4a displayed on the display device 4 can be reduced.
  • This embodiment uses a sensor module 202 in which a plurality of heat flow sensor units 10 are arranged in three rows as shown in FIG. In the sensor module 202, adjacent rows are arranged with a predetermined distance shifted as in the second embodiment. In the present embodiment, this predetermined distance is set to a length L2 that is 1/3 of the width of one heat flow sensor unit 10. Thus, the resolution can be further increased by increasing the number of columns and reducing the predetermined distance.
  • a heat medium flow path 25 is added to the heat flow distribution measuring apparatus 1 of FIG. 3 described in the first embodiment.
  • the heat medium flow path 25 is provided inside the sensor head 21.
  • a cooling heat medium 26 for cooling the sensor module 2 flows.
  • a general coolant such as an antifreeze can be used.
  • the heat medium passage 25 is connected to a radiator, a pump, etc. (not shown). As a result, a coolant circulation circuit for circulating a coolant at a predetermined temperature is configured.
  • the measurement object 31 determines the heat flow distribution of the heat flow emitted from the measurement object 31 that is a heating element.
  • the sensor module 2 is heated and the temperature of the sensor module 2 rises. For this reason, with the passage of time, the heat flow passing through each heat flow sensor unit 10 changes, and the heat flow measurement value of each heat flow sensor unit 10 changes. That is, the heat flow measurement value of each heat flow sensor unit 10 drifts.
  • the heat medium flow path 25 through which the cooling heat medium 26 for cooling the sensor module 2 flows is provided on the sensor head 21, that is, the other surface 2b side of the sensor module 2. For this reason, at the time of measuring the heat flow distribution of the heat flow emitted from the measurement object 31 that is a heating element, the other surface 2b of the sensor module 2 is cooled with the cooling liquid by flowing the cooling liquid through the heat medium passage 25. Can do.
  • the temperature of the sensor module 2 can be made to be constant, and the heat flow passing through each heat flow sensor unit 10 can be stabilized. As a result, the drift of the heat flow measurement value of each heat flow sensor unit 10 can be suppressed.
  • the temperature of the sensor module 2 is measured by a temperature sensor (not shown), and the cooling heat medium 26 in which the electronic control unit 3 flows through the heat medium flow path 25 based on the measured temperature of the sensor module 2. It is preferable to adjust the flow rate of the sensor module 2 so as to keep the temperature of the sensor module 2 constant.
  • the heat medium flow path 25 through which the cooling heat medium 26 flows is provided inside the sensor head 21, but instead of the heat medium flow path 25, other cooling bodies such as a heat radiating plate and a heat pipe. May be provided.
  • the case where the measurement object 31 is a heating element has been described.
  • the measurement object 31 is heated instead of the cooling heat medium 26.
  • a heating medium is used.
  • the temperature of the sensor module 2 can be made to be constant, and the heat flow passing through each heat flow sensor unit 10 is stabilized. be able to.
  • the drift of the heat flow measurement value of each heat flow sensor unit 10 can be suppressed.
  • a heating element such as an electric heater may be provided instead of the heat medium flow path 25 through which the heating heat medium flows.
  • the heating body 27 is disposed on the surface of the measurement object 31 opposite to the surface on the sensor module 2 side.
  • the heating body 27 heats the measuring object 31 and is constituted by an electric heater or the like.
  • the measurement object 31 is measured in the state heated by the heating body 27 in the same manner as in the fifth embodiment.
  • the heat flow distribution of the heat flow that is released from the heating body 27 and passes through the measurement object 31 it is possible to measure the heat flow distribution of the heat flow that is released from the heating body 27 and passes through the measurement object 31. For this reason, the heat insulation distribution of the measuring object 31 can be accurately measured, and the heat insulating performance of the measuring object 31 can be evaluated.
  • the heat flow is calculated based on the electromotive force (voltage value) generated in the heat flow sensor unit, but may be calculated based on the current value instead of the voltage value. In short, the heat flow can be calculated based on an electrical output such as voltage or current generated in the heat flow sensor unit.
  • the metal forming the first and second interlayer connecting members 130 and 140 is a Bi—Sb—Te alloy and a Bi—Te alloy, respectively. Also good.
  • both of the metals forming the first and second interlayer connection members 130 and 140 were solid-phase sintered sintered alloys, but at least one of them was sintered by solid-phase sintering. It only has to be gold. Thereby, compared with the case where both the metals which form the 1st, 2nd interlayer connection members 130 and 140 are not the sintered metal which carried out solid phase sintering, an electromotive force can be enlarged.
  • the multilayer substrate constituting the sensor module is a laminate of a plurality of insulating layers made of a thermoplastic resin, but a plurality of insulation layers other than the thermoplastic resin are laminated. It may be a thing.
  • the insulating layer other than the thermoplastic resin include a thermosetting resin.
  • the multilayer substrate has a configuration in which the insulating base material 100, the insulating layer 110, the surface protection member 115, and the back surface protection member 120 are stacked.
  • a plurality of insulating layers may be stacked.
  • the multilayer substrate may have another configuration. That is, the multilayer substrate only needs to have the insulating base material 100 in which the plurality of through holes 101 and 102 are formed as one of the plurality of insulating layers.
  • the number of insulating layers arranged on both sides of the insulating substrate 100 can be arbitrarily changed.
  • an electromotive force is output from each heat flow sensor unit 10 when the heat flow passes through the sensor module 2 in a direction perpendicular to the one surface 2a and the other surface 2b of the sensor module 2.
  • the electromotive force is output from each heat flow sensor unit 10 not only when the heat flow passes through the sensor module 2 in a direction perpendicular to the one surface 2a and the other surface 2b of the sensor module 2.
  • an electromotive force is output from each heat flow sensor unit 10. This is the same in each of the embodiments other than the first embodiment.
  • an electromotive force is output from each heat flow sensor unit 10.
  • the plurality of heat flow sensor units 10 are arranged in a matrix in a direction parallel to the one surface 2a.
  • the arrangement direction of the plurality of heat flow sensor units 10 is one surface 2a.
  • the direction may not be completely parallel to the surface 2a but may be oblique to the surface 2a.
  • the direction along the one surface 2a means a direction completely parallel to the one surface 2a or a direction almost parallel to the one surface 2a.
  • the moving direction of the uniaxial moving unit 24 is a direction perpendicular to the one direction D1 in which the plurality of heat flow sensor units 10 are arranged.
  • the direction may not be perpendicular to the direction.
  • the moving direction of the uniaxial moving unit 24 may be a direction that intersects the one direction D1.

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Abstract

　熱流分布測定装置は、熱可塑性樹脂で構成された絶縁層（１００，１１０，１２０）が複数積層され、一面（２ａ）とその反対側の他面（２ｂ）を有する１つの多層基板と、多層基板の内部に形成された複数の熱流センサ部（１０）とを有するセンサモジュール（２）を備える。複数の熱流センサ部（１０）は、それぞれ、熱電変換素子で構成されており、熱電気的に独立している。演算部（３）は、複数の熱流センサ部（１０）のそれぞれで発生した起電力に基づいて、熱流分布を演算する。複数の熱電変換素子は、１つの多層基板の内部に形成されるものであるので、多層基板を製造する同一の製造工程で製造される。このため、熱電変換素子の性能個体差を小さく抑えることができ熱流分布を高精度に測定することができる。

Description

熱流分布測定装置 関連出願の相互参照
　本出願は、２０１４年６月３日に出願された日本出願番号２０１４－１１４８２７号および２０１５年５月１４日に出願された日本出願番号２０１５－９９３１４号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
　本開示は、熱流分布測定装置に関するものである。
　熱流を検出する熱流センサとして、特許文献１に記載のものがある。この熱流センサは、熱電変換素子を用いたものである。具体的には、絶縁基材に複数の貫通孔が形成されていると共に、複数の貫通孔に異種金属材料の第１、第２導電性金属が埋め込まれ、第１、第２導電性金属が交互に直列接続されたものである。
特開２０１２－２５５７１７号公報
　例えば、あるプレート状ヒータがどのような熱エネルギー（熱流）分布で加熱するか知りたい場合がある。また、プリント配線基板等に設けられた放熱板の放熱分布を知りたい場合がある。
　ヒータや放熱板等の測定対象物の熱流分布を測定したい場合では、上記した熱流センサを複数用いて、熱流分布を測定することが考えられる。例えば、測定対象物から離れた被加熱体の表面に複数の熱流センサを設置したり、測定対象物に複数の熱流センサを貼り付けたりして、測定することが考えられる。
　しかし、別体として製造された複数の熱流センサは、性能に個体差があるため、熱流分布を高精度に測定することが困難であった。
　なお、サーモグラフィ装置を用いて熱分布を測定する方法があるが、サーモグラフィで測定できるのは赤外線波長から分かる表面温度の分布である。表面温度の分布は、熱流分布ではないので、表面温度の分布を熱流分布に変換するには、様々な要素を計算に入れて解析する必要がある。このため、この方法でも、熱流分布を高精度に測定することが困難である。
　本開示は、熱流分布を高精度に測定できる熱流分布測定装置を提供することを目的とする。
　本開示の第一の態様によれば、熱流分布測定装置は、熱可塑性樹脂で構成された絶縁層が複数積層され、一面とその反対側の他面を有する１つの多層基板と、多層基板の内部に形成された複数の熱流センサ部とを有するセンサモジュールを備える。複数の熱流センサ部は、それぞれ、電気的に独立した熱電変換素子で構成されており、熱流分布の計測対象物に一面を対向させてセンサモジュールが配置されたときに、それぞれの熱電変換素子によって、一面に垂直な方向で多層基板の内部を通過する熱流に応じた電気的な出力を発生する。
　本開示の第二の態様によれば、第一の態様にかかる熱流分布測定装置において、さらに、複数の熱流センサ部のそれぞれで発生した電気的な出力に基づいて、熱流分布を演算する演算部を備える。
　上記第一、第二の態様にかかる熱流分布測定装置では、各熱流センサ部を構成する熱電変換素子は、１つの多層基板の内部に形成されるものであるので、多層基板を製造する同一の製造工程で製造される。このため、複数の熱流センサが別体として製造される場合と比較して、各熱電変換素子の性能個体差を小さく抑えることができる。
　よって、別体として製造された複数の熱流センサを用いて熱流分布を測定する場合と比較して、熱流分布を高精度に測定することができる。
　本開示の第三の態様によれば、熱流分布測定装置は絶縁層が複数積層され、一面とその反対側の他面を有する１つの多層基板と、多層基板の内部に形成された複数の熱流センサ部とを有するセンサモジュールを備える。複数の熱流センサ部は、それぞれ、電気的に独立した熱電変換素子で構成されており、熱流分布の計測対象物に一面を対向させてセンサモジュールが配置されたときに、それぞれの熱電変換素子によって、一面と他面の一方から他方に向かう方向で多層基板の内部を通過する熱流に応じた電気的な出力を発生する。
　第三の態様にかかる熱流分布測定装置においても、第一、第二の態様にかかる熱流分布測定装置と同様の理由により、別体として製造された複数の熱流センサを用いて熱流分布を測定する場合と比較して、熱流分布を高精度に測定することができる。
　本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面において、
図1は、第１実施形態における熱流分布測定装置の構成を示す模式図であり、 図２は、第１実施形態における熱流分布測定装置の平面図であり、 図３は、図２中の熱流分布測定装置の矢印III方向からみた側面図であり、 図４は、図１中のセンサモジュールにおける１つの熱流センサ部の平面図であり、 図５は、図４中のV-V線矢視断面図であり、 図６は、図４中のVI-VI線矢視断面図であり、 図７は、図１中のセンサモジュールの表面保護部材を省略した平面図であり、 図８は、図７中の領域VIIIの拡大図であり、 図９（ａ）～（ｈ）は、第１実施形態のセンサモジュールの製造工程を説明するための断面図であり、 図１０は、第１実施形態における熱流分布測定装置の表示装置に表示される熱流分布画像の一例を示す図であり、 図１１は、第２実施形態におけるセンサモジュールの平面図であり、 図１２は、第２実施形態における熱流分布測定装置の平面図であり、 図１３は、図１２中の熱流分布測定装置の矢印XIII方向からみた側面図であり、 図１４は、第３実施形態におけるセンサモジュールの平面図であり、 図１５は、第４実施形態におけるセンサモジュールの平面図であり、 図１６は、第５実施形態における熱流分布測定装置の側面図であり、 図１７は、第６実施形態における熱流分布測定装置の側面図である。
　以下、本開示の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。
　（第１実施形態）
　図１に示すように、本実施形態の熱流分布測定装置１は、センサモジュール２と、電子制御装置３と、表示装置４とを備えている。
　センサモジュール２は、熱流を測定する複数の熱流センサ部１０が一体化されたものである。センサモジュール２は、一面２ａ（第１面）とその反対側の他面２ｂ(第２面）（図３参照）を有する平板形状である。本実施形態では、一面２ａに平行な方向で、熱流センサ部１０がマトリックス状に配列されている。図１中の破線で示す１つの四角が、１つの熱流センサ部１０として機能する部分を示している。図１に示すように、複数の熱流センサ部１０は、それぞれ、一方向とそれに垂直な他方向の長さが同じである。複数の熱流センサ部１０は、一方向と他方向に整然と並んでおり、隣り合う列において対向する熱流センサ部１０同士の位置は一致している。
　複数の熱流センサ部１０は、それぞれ、電気的に独立しており、配線を介して、電子制御装置３と接続されている。なお、後述の通り、熱流センサ部１０は、１つの多層基板において、直列して接続された熱電変換素子が形成された領域である。
　電子制御装置３は、熱流分布を演算する演算部として機能するものである。電子制御装置３は、例えば、マイクロコンピュータ、記憶手段としてのメモリ、その周辺回路にて構成され、予め設定されたプログラムに従って所定の演算処理を行う。電子制御装置３は、複数の熱流センサ部１０による熱流の検出結果に基づいて、測定対象物の熱流分布を演算し、画像処理することで、熱流分布を二次元画像として表示装置４に表示させる。
　表示装置４は、熱流分布の二次元画像を表示するものである。表示装置４としては、一般的な画像表示装置の使用が可能である。
　また、図２、３に示すように、熱流分布測定装置１は、センサモジュール２が設置されるセンサヘッド２１と、センサヘッド２１を支える支柱２２と、測定対象物３１が設置されるステージ２３とを備えている。
　センサヘッド２１の下面にセンサモジュール２が設置される。このため、センサモジュール２の他面２ｂがセンサヘッド２１に固定され、センサモジュール２の一面２ａが測定対象物３１と対向する。支柱２２は、高さ調整が可能な機構を有しており、センサモジュール２と測定対象物３１の距離が調整可能となっている。
　次に、センサモジュール２の具体的な構造について説明する。センサモジュール２は、１つの多層基板に、同じ内部構造を有する熱流センサ部１０が複数形成されたものである。このため、以下では、１つの熱流センサ部１０の構造について説明する。
　１つの熱流センサ部１０は、図４～図６に示すように、絶縁基材１００、絶縁層１１０、表面保護部材１１５、裏面保護部材１２０が積層されて一体化され、この一体化されたものの内部で第１、第２層間接続部材１３０、１４０が交互に直列に接続されたものである。なお、図４は、１つの熱流センサ部１０の平面図であるが、理解をし易くするために、表面保護部材１１５、絶縁層１１０を省略して示してある。また、図４は、断面図ではないが、理解をし易くするために第１、第２層間接続部材１３０、１４０にハッチングを施してある。
　絶縁基材１００は、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルイミド(ＰＥＩ)、液晶ポリマー（ＬＣＰ）等に代表される熱可塑性樹脂フィルムにて構成されている。そして、厚さ方向に貫通する複数の第１、第２ビアホール１０１、１０２が互い違いになるように千鳥パターンに形成されている。第１、第２ビアホール１０１、１０２は、絶縁基材１００の一面１００ａから他面１００ｂまで貫通する貫通孔である。
　なお、本実施形態の第１、第２ビアホール１０１、１０２は、表面１００ａから裏面１００ｂに向かって径が一定とされた円筒状とされているが、表面１００ａから裏面１００ｂに向かって径が小さくなるテーパ状とされていてもよい。また、裏面１００ｂから表面１００ａに向かって径が小さくなるテーパ状とされていてもよいし、角筒状とされていてもよい。
　そして、第１ビアホール１０１には第１層間接続部材１３０が配置され、第２ビアホール１０２には第２層間接続部材１４０が配置されている。つまり、絶縁基材１００には、第１、第２層間接続部材１３０、１４０が互い違いになるように配置されている。
　このように、第１、第２ビアホール１０１、１０２内に第１、第２層間接続部材１３０、１４０を配置しているため、第１、第２ビアホール１０１、１０２の数や径、間隔等を適宜変更することで、第１、第２層間接続部材１３０、１４０の高密度化が可能となる。これにより、交互に直列接続された第１、第２層間接続部材１３０、１４０にて発生する起電力、すなわち、電圧を大きくでき、熱流センサ部１０の高感度化が可能である。
　第１、第２層間接続部材１３０、１４０は、ゼーベック効果を発揮するように、互いに異なる導電体で構成された第１、第２導電体である。導電体は、金属や半導体である。例えば、第１層間接続部材１３０は、Ｐ型を構成するＢｉ－Ｓｂ－Ｔｅ合金の粉末が、焼結前における複数の金属原子の結晶構造を維持するように固相焼結された金属化合物で構成される。また、第２層間接続部材１４０は、Ｎ型を構成するＢｉ－Ｔｅ合金の粉末が、焼結前における複数の金属原子の結晶構造を維持するように固相焼結された金属化合物で構成される。このように、第１、第２層間接続部材１３０、１４０を形成する金属は、複数の金属原子が当該金属原子の結晶構造を維持した状態で焼結された焼結合金である。これにより、交互に直列接続された第１、第２層間接続部材１３０、１４０にて発生する起電力を大きくでき、熱流センサ部１０の高感度化が可能である。
　絶縁基材１００の表面１００ａには、絶縁層１１０が配置されている。絶縁層１１０は、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルイミド(ＰＥＩ)、液晶ポリマー（ＬＣＰ）等に代表される熱可塑性樹脂フィルムにて構成されている。この絶縁層１１０は、絶縁基材１００と対向する一面１１０ａ側に銅箔等がパターニングされた複数の表面パターン１１１が互いに離間するように形成されている。そして、各表面パターン１１１はそれぞれ第１、第２層間接続部材１３０、１４０と適宜電気的に接続されている。
　具体的には、図５に示されるように、隣り合う１つの第１層間接続部材１３０と１つの第２層間接続部材１４０とを１つの組１５０としたとき、各組１５０の第１、第２層間接続部材１３０、１４０は同じ表面パターン１１１と接続されている。つまり、各組１５０の第１、第２層間接続部材１３０、１４０は表面パターン１１１を介して電気的に接続されている。なお、本実施形態では、一方向（図５中紙面左右方向）に沿って隣り合う１つの第１層間接続部材１３０と１つの第２層間接続部材１４０とが１つの組１５０とされている。
　絶縁基材１００の裏面１００ｂには、裏面保護部材１２０が配置されている。裏面保護部材１２０は、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルイミド(ＰＥＩ)、液晶ポリマー（ＬＣＰ）等に代表される熱可塑性樹脂フィルムにて構成されている。裏面保護部材１２０には、絶縁基材１００と対向する一面１２０ａ側に銅箔等がパターニングされた複数の裏面パターン１２１が互いに離間するように形成されている。そして、各裏面パターン１２１はそれぞれ第１、第２層間接続部材１３０、１４０と適宜電気的に接続されている。
　具体的には、図５に示されるように一方向で隣り合う２つの組１５０において、一方の組１５０の第１層間接続部材１３０と他方の組１５０の第２層間接続部材１４０とが同じ裏面パターン１２１と接続されている。つまり、組１５０を跨いで第１、第２層間接続部材１３０、１４０が同じ裏面パターン１２１を介して電気的に接続されている。
　また、図６に示されるように、１つの熱流センサ部１０の縁部では、一方向と直交する他方向（図４中紙面左右方向、図６中紙面左右方向）に沿って隣り合う第１、第２層間接続部材１３０、１４０が同じ裏面パターン１２１と接続されている。
　このようにして、各組１５０は、直列に接続されるとともに、一方向（図４中紙面上下方向）に接続されたものが、繰り返し折り返されるように、多層基板内に配置されている。なお、一組の互いに接続された第１、第２層間接続部材１３０、１４０が１つの熱電変換素子を構成している。したがって、１つの熱流センサ部１０は、直列に接続された複数の熱電変換素子を備えている。なお、複数の熱流センサ部１０は、それぞれ、電気的に独立しており、熱流センサ部１０毎に電子制御装置３と電気的に接続される。本明細書では、１つの熱流センサ部１０を構成している電気的に直列に接続された複数の熱電変換素子を、電気的に独立した熱電変換素子と呼ぶ。
　また、絶縁層１１０の他面１１０ｂには、表面保護部材１１５が配置されている。表面保護部材１１５は、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルイミド(ＰＥＩ)、液晶ポリマー（ＬＣＰ）等に代表される熱可塑性樹脂フィルムにて構成されている。図６に示すように、表面保護部材１１５は、絶縁層１１０側と対向する一面１１５ａ側に銅箔等がパターニングされた複数の配線パターン１１６が形成されている。この配線パターン１１６は、１つの熱流センサ部１０内で、上記のように直列に接続された第１、第２層間接続部材１３０、１４０の端部と、絶縁層１１０に形成された層間接続部材１１７を介して、電気的に接続されている。
　複数の配線パターン１１６は、図７、８に示すように、各熱流センサ部１０の位置からセンサモジュール２の縁部まで延びている。これにより、１つの熱流センサ部１０から２本の配線がセンサモジュール２の縁部まで形成されている。なお、図７は、表面保護部材１１５を省略したセンサモジュール２の平面図であるが、理解をし易くするために、配線パターン１１６のうち接続部として機能する部分にハッチングを施している。センサモジュール２の縁部では、図６に示すように、配線パターン１１６の一部が露出している。この配線パターン１１６の露出した部分が、各熱流センサ部１０と電子制御装置３とを接続するための接続端子を構成する。
　このように、本実施形態では、各熱流センサ部１０に接続される配線パターン１１６を、第１、第２層間接続部材１３０、１４０、表面パターン１１１および裏面パターン１２１が形成された層とは、異なる層に形成している（図７参照）。別体の熱流センサを複数用いる場合では、計測対象物に複数の熱流センサを貼り付ける際に、隣り合う熱流センサ同士の間に配線を配置するスペースが必要となる。これに対して、本実施形態によれば、隣り合う熱流センサの間に配線を配置するスペースが不要となるので、複数の熱流センサ部１０を密に配置することができる。
　以上が本実施形態における熱流センサ部１０の基本的な構成である。上述の通り、１つの熱流センサ部１０を構成する熱電変換素子は、複数の第１、第２ビアホール１０１、１０２に埋め込まれた第１、第２層間接続部材１３０、１４０が交互に直列接続されたものである。そして、複数の熱流センサ部１０のそれぞれを構成する第１、第２層間接続部材１３０、１４０が、同一の絶縁基材１００に形成されている。
　複数の熱流センサ部１０は、それぞれ、多層基板の両面の温度差に応じたセンサ信号（起電力）を電子制御装置３に出力する。両面の温度差が変化すると、交互に直列接続された第１、第２層間接続部材１３０、１４０にて発生する起電力が変化する。このため、熱流センサ部１０で発生する起電力から、熱流センサ部１０を通過する熱流または熱流束を算出することができる。
　上記センサモジュール２の製造方法について図９（ａ）～（ｈ）を参照しつつ説明する。図９（ａ）～（ｈ）では、１つの熱流センサ部１０を示しており、図５に対応している。
　まず、図９（ａ）に示されるように、絶縁基材１００を用意し、複数の第１ビアホール１０１をドリルやレーザ等によって形成する。
　次に、図９（ｂ）に示されるように、各第１ビアホール１０１に第１導電性ペースト１３１を充填する。なお、第１ビアホール１０１に第１導電性ペースト１３１を充填する方法（装置）としては、本出願人による特願２０１０－５０３５６号（特開２０１１－１８７６１９号公報）に記載の方法（装置）を採用すると良い。
　簡単に説明すると、吸着紙１６０を介して図示しない保持台上に、裏面１００ｂが吸着紙１６０と対向するように絶縁基材１００を配置する。そして、第１導電性ペースト１３１を溶融させつつ、第１ビアホール１０１内に第１導電性ペースト１３１を充填する。これにより、第１導電性ペースト１３１の有機溶剤の大部分が吸着紙１６０に吸着され、第１ビアホール１０１に合金の粉末が密接して配置される。
　なお、吸着紙１６０は、第１導電性ペースト１３１の有機溶剤を吸収できる材質のものであれば良く、一般的な上質紙等が用いられる。また、第１導電性ペースト１３１は、金属原子が所定の結晶構造を維持しているＢｉ－Ｓｂ－Ｔｅ合金の粉末を融点が４３℃であるパラフィン等の有機溶剤を加えてペースト化したものが用いられる。このため、第１導電性ペースト１３１を充填する際には、絶縁基材１００の表面１００ａが約４３℃に加熱された状態で行われる。
　続いて、図９（ｃ）に示されるように、絶縁基材１００に複数の第２ビアホール１０２をドリルやレーザ等によって形成する。この第２ビアホール１０２は、上記のように、第１ビアホール１０１と互い違いとなり、第１ビアホール１０１と共に千鳥パターンを構成するように形成される。
　次に、図９（ｄ）に示されるように、各第２ビアホール１０２に第２導電性ペースト１４１を充填する。なお、この工程は、上記図９（ｂ）と同様の工程で行うことができる。
　すなわち、再び、吸着紙１６０を介して図示しない保持台上に裏面１００ｂが吸着紙１６０と対向するように絶縁基材１００を配置した後、第２ビアホール１０２内に第２導電性ペースト１４１を充填する。これにより、第２導電性ペースト１４１の有機溶剤の大部分が吸着紙１６０に吸着され、第２ビアホール１０２に合金の粉末が密接して配置される。
　第２導電性ペースト１４１は、第１導電性ペースト１３１を構成する金属原子と異なる金属原子が所定の結晶構造を維持しているＢｉ－Ｔｅ合金の粉末を融点が常温であるテレピネ等の有機溶剤を加えてペースト化したものが用いられる。つまり、第２導電性ペースト１４１を構成する有機溶剤は、第１導電性ペースト１３１を構成する有機溶剤より融点が低いものが用いられる。そして、第２導電性ペースト１４１を充填する際には、絶縁基材１００の表面１００ａが常温に保持された状態で行われる。言い換えると、第１導電性ペースト１３１に含まれる有機溶剤が固化された状態で、第２導電性ペースト１４１の充填が行われる。これにより、第１ビアホール１０１に第２導電性ペースト１４１が混入することが抑制される。
　なお、第１導電性ペースト１３１に含まれる有機溶剤が固化された状態とは、上記図９（ｂ）の工程において、吸着紙１６０に吸着されずに第１ビアホール１０１に残存している有機溶剤が固化された状態のことである。
　そして、上記各工程とは別工程において、図９（ｅ）および図９（ｆ）に示されるように、絶縁層１１０および裏面保護部材１２０のうち絶縁基材１００と対向する一面１１０ａ、１２０ａに銅箔等を形成する。そして、この銅箔を適宜パターニングすることにより、互いに離間している複数の表面パターン１１１が形成された絶縁層１１０、互いに離間している複数の裏面パターン１２１が形成された裏面保護部材１２０を用意する。また、図７に示されるように、複数の配線パターン１１６が形成された表面保護部材１１５を用意する。
　その後、図９（ｇ）に示されるように、裏面保護部材１２０、絶縁基材１００、絶縁層１１０、表面保護部材１１５を順に積層して積層体１７０を構成する。
　続いて、図９（ｈ）に示されるように、この積層体１７０を図示しない一対のプレス板の間に配置し、積層方向の上下両面から真空状態で加熱しながら加圧することにより、積層体１７０を一体化する。具体的には、第１、第２導電性ペースト１３１、１４１が固相焼結されて第１、第２層間接続部材１３０、１４０を形成すると共に、第１、第２層間接続部材１３０、１４０と表面パターン１１１および裏面パターン１２１とが接続されるように加熱しながら加圧して積層体１７０を一体化する。
　なお、特に限定されるものではないが、積層体１７０を一体化する際には、積層体１７０とプレス板との間にロックウールペーパー等の緩衝材を配置してもよい。以上のようにして、上記センサモジュール２が製造される。
　次に、本実施形態の熱流分布測定装置１を用いた熱流分布の測定方法について説明する。
　図２、３に示すように、ステージ２３に測定対象物３１を載せて、測定対象物３１をセンサモジュール２の一面２ａと対向させる。センサヘッド２１の高さを調整して、センサモジュール２を測定対象物３１と接触もしくは非接触の状態とする。
　そして、測定対象物３１からの熱流もしくは測定対象物３１に向かう熱流が、センサモジュール２の一面２ａおよび他面２ｂに垂直な方向で、センサモジュール２を通過することによって、各熱流センサ部１０から起電力が電子制御装置３に出力される。
　電子制御装置３が、各熱流センサ部１０の起電力に基づいて、熱流分布を演算することで、測定対象物３１の熱流分布が得られる。さらに、電子制御装置３が画像処理して、熱流分布の二次元画像を表示装置４に表示させることで、測定対象物３１の熱流分布を二次元画像で確認することができる。例えば、図１０に示されるように、測定対象物３１に対応する領域からの熱流の大きさを示す熱流分布画像４ａが表示装置４に表示される。なお、本実施形態では、１つの熱流センサ部１０が、熱流分布画像４ａの最小単位である一画素（図１０中の１つの四角）に対応している。
　以上の説明の通り、本実施形態の熱流分布測定装置１は、１つの多層基板の内部に、複数の熱流センサ部１０が形成されたセンサモジュール２を用いている。各熱流センサ部１０を構成する熱電変換素子、すなわち、第１、第２層間接続部材１３０、１４０は、１つの多層基板の内部に形成されるものであるので、多層基板を製造する同一の製造工程で製造される。このため、複数の熱流センサが別体として製造される場合と比較して、各熱電変換素子の性能個体差を小さく抑えることができる。
　したがって、本実施形態の熱流分布測定装置１によれば、別体として製造された複数の熱流センサを用いて熱流分布を測定する場合と比較して、熱流分布を高精度に測定することができる。
　また、本実施形態の熱流分布測定装置１は、センサモジュール２を測定対象物３１に対して接触させた状態や非接触の状態で、熱流分布を測定することができる。
　ここで、別体として製造された複数の熱流センサを測定対象物３１に接触させた状態で測定する場合、複数の熱流センサの接触状態を均一にする必要がある。しかし、手作業で複数の熱流センサをそれぞれ測定対象物に貼り付けると、接触状態にばらつきが生じるため、複数の熱流センサの接触状態を均一にすることは困難である。
　これに対して、本実施形態では、センサモジュール２を測定対象物３１に対して接触させた状態で測定する場合、１つのセンサモジュール２を測定対象物３１に接触させるので、各熱流センサ部１０の接触状態の均一化が可能となる。
　なお、本実施形態では、１つの熱流センサ部１０を通過する熱流を求め、熱流分布として、１つの熱流センサ部１０の面積当たりの熱流の分布を測定したが、熱流分布として、熱流センサ部１０毎の熱流束の分布を測定してもよい。ちなみに、熱流は、単位時間当たりに流れる熱エネルギーの量であり、単位にはＷが用いられる。熱流束は、単位時間に単位面積を横切る熱量であり、単位にはＷ／ｍ２が用いられる。
　（第２実施形態）
　図１１に示すように、本実施形態の熱流分布測定装置１では、複数の熱流センサ部１０が一方向Ｄ１に一列に配置され、一方向Ｄ１に長く延びた形状のセンサモジュール２００を用いている。このセンサモジュール２００は、第１実施形態のセンサモジュール２に対して、複数の熱流センサ部１０の数を変更したものである。センサモジュール２００の内部構造および製造方法は第１実施形態と同じである。また、センサモジュール２００の各熱流センサ部１０は、第１実施形態と同様に、電子制御装置３と配線を介して接続される。
　図１２、１３に示すように、本実施形態の熱流分布測定装置１は、センサヘッド２１と、一軸方向移動ユニット２４と、ステージ２３とを備えている。
　本実施形態のセンサヘッド２１は、一方向Ｄ１に長く延びた形状である。センサヘッド２１の長手方向とセンサモジュール２の長手方向Ｄ１とを一致させて、センサモジュール２００がセンサヘッド２１の下面に設置されている。このため、センサモジュール２００の他面２００ｂがセンサヘッド２１に固定され、センサモジュール２００の一面２００ａが測定対象物３１と対向する。
　一軸方向移動ユニット２４は、センサヘッド２１を一軸方向に移動させる移動装置である。センサヘッド２１の移動方向Ｄ２は、センサモジュール２の長手方向Ｄ１に垂直な方向である。一軸方向移動ユニット２４としては、周知の機構のものを採用することができる。一軸方向移動ユニット２４は、電子制御装置３によってその移動が制御される。また、電子制御装置３は、センサヘッド２１の位置情報を取得できるようになっている。例えば、一軸方向移動ユニット２４に、センサヘッド２１の位置情報を取得するための図示しないセンサが取り付けられており、このセンサからのセンサ信号に基づいて、電子制御装置３は、センサヘッド２１の位置情報を取得する。
　次に、本実施形態の熱流分布測定装置１を用いた熱流分布の測定方法について説明する。
　図１２、１３に示すように、ステージ２３に測定対象物３１を載せて、測定対象物３１をセンサモジュール２００の一面２００ａと対向させる。センサヘッド２１の高さを調整して、センサモジュール２００を測定対象物３１と非接触の状態とする。
　そして、熱流分布の測定時では、センサヘッド２１を移動させる。これにより、センサモジュール２００は、測定対象物３１の表面上を移動する。このとき、測定対象物３１からの熱流もしくは測定対象物３１に向かう熱流が、センサモジュール２００の一面２００ａおよび他面２００ｂに垂直な方向で、センサモジュール２００を通過することによって、複数の熱流センサ部１０で発生した起電力が電子制御装置３に出力される。
　そこで、電子制御装置３は、各熱流センサ部１０の起電力と、その起電力が出力されたときのセンサヘッド２１の位置情報とに基づいて、熱流分布を演算する。これにより、第１実施形態と同様に、測定対象物３１の熱流分布が得られる。
　（第３実施形態）
　第２実施形態では、複数の熱流センサ部１０が一列に配置されたセンサモジュール２００を用いたが、本実施形態では、図１４に示すように、複数の熱流センサ部１０が２列に配置されたセンサモジュール２０１を用いている。
　さらに、このセンサモジュール２０１では、隣り合う列において対向する熱流センサ部１０同士の位置を、１つの列における複数の熱流センサ部１０の並び方向である一方向Ｄ１にて、所定距離ずらしている。本実施形態では、この所定距離を、１つの熱流センサ部１０の幅の１／２の長さＬ１としている。
　本実施形態においても、第２実施形態と同様に、一方向Ｄ１に対して垂直な方向に移動させながら熱流分布を測定する。
　このように、隣り合う列が所定距離ずらして配置されたセンサモジュール２０１を用いることで、１つの熱流センサ部１０の幅を所定距離Ｌ１としたときと同様に、熱流分布を測定できる。このため、本実施形態によれば、１つの熱流センサ部１０の面積を小さくしなくても、熱流分布測定の分解能を上げることができる。すなわち、表示装置４に表示される熱流分布画像４ａの一画素を小さくできる。
　（第４実施形態）
　本実施形態は、図１５に示すように、複数の熱流センサ部１０が３列に配置されたセンサモジュール２０２を用いている。このセンサモジュール２０２も、第２実施形態と同様に、隣り合う列が所定距離ずらして配置されている。本実施形態では、この所定距離を、１つの熱流センサ部１０の幅の１／３の長さＬ２としている。このように、列の数を増やすとともに所定距離を小さくすることで、分解能をより上げることができる。
　（第５実施形態）
　本実施形態は、図１６に示すように、第１実施形態で説明した図３の熱流分布測定装置１に対して、熱媒体流路２５を追加したものである。
　本実施形態では、センサヘッド２１の内部に熱媒体流路２５が設けられている。熱媒体流路２５は、センサモジュール２を冷却する冷却用熱媒体２６が流れるものである。冷却用熱媒体としては一般的な不凍液等の冷却液を用いることができる。本実施形態では、熱媒体流路２５は、図示しない放熱器、ポンプ等と接続されている。これによって、所定温度の冷却液が循環する冷却液循環回路が構成されている。
　ここで、本実施形態と異なり、センサヘッド２１に熱媒体流路２５が設けられていない場合、発熱体である測定対象物３１から放出される熱流の熱流分布の測定時に、測定対象物３１によってセンサモジュール２が加熱され、センサモジュール２の温度が上昇する。このため、時間経過と共に、各熱流センサ部１０を通過する熱流が変化し、各熱流センサ部１０の熱流測定値が変化してしまう。すなわち、各熱流センサ部１０の熱流測定値がドリフトしてしまう。
　これに対して、本実施形態では、センサヘッド２１、すなわち、センサモジュール２の他面２ｂ側に、センサモジュール２を冷却する冷却用熱媒体２６が流れる熱媒体流路２５が設けられている。このため、発熱体である測定対象物３１から放出される熱流の熱流分布の測定時に、熱媒体流路２５に冷却液を流すことで、センサモジュール２の他面２ｂを冷却液で冷却することができる。
　これにより、測定対象物３１によりセンサモジュール２が加熱されても、センサモジュール２の温度を一定に近づけることができ、各熱流センサ部１０を通過する熱流を安定化させることができる。この結果、各熱流センサ部１０の熱流測定値のドリフトを抑制できる。
　なお、本実施形態においては、図示しない温度センサによってセンサモジュール２の温度を測定し、測定したセンサモジュール２の温度に基づいて、電子制御装置３が熱媒体流路２５を流れる冷却用熱媒体２６の流量を制御して、センサモジュール２の温度を一定に維持するように調整することが好ましい。
　また、本実施形態では、センサヘッド２１の内部に冷却用熱媒体２６が流れる熱媒体流路２５を設けたが、熱媒体流路２５の替わりに、放熱板、ヒートパイプ等の他の冷却体を設けてもよい。
　また、本実施形態では、測定対象物３１が発熱体である場合を説明したが、測定対象物３１が吸熱体である場合では、冷却用熱媒体２６の替わりに、測定対象物３１を加熱する加熱用熱媒体を用いる。これにより、本実施形態と同様に、測定対象物３１によりセンサモジュール２が冷却されても、センサモジュール２の温度を一定に近づけることができ、各熱流センサ部１０を通過する熱流を安定化させることができる。この結果、各熱流センサ部１０の熱流測定値のドリフトを抑制できる。なお、この場合においても、加熱用熱媒体が流れる熱媒体流路２５の替わりに、電気ヒータ等の加熱体を設けてもよい。
　（第６実施形態）
　本実施形態は、図１７に示すように、第５実施形態で説明した図１６の熱流分布測定装置１において、ステージ２３を加熱体２７に変更したものである。
　本実施形態では、測定対象物３１のセンサモジュール２側の面とは反対側の面に、加熱体２７を配置している。加熱体２７は、測定対象物３１を加熱するものであり、電気ヒータ等で構成される。
　そして、熱流分布測定装置１を用いた熱流分布の測定では、測定対象物３１を加熱体２７で加熱した状態で、第５実施形態と同様に測定する。
　本実施形態によれば、加熱体２７から放出されて測定対象物３１を通過する熱流の熱流分布を測定できる。このため、測定対象物３１の断熱性の分布を正確に測定でき、測定対象物３１の断熱性能を評価できる。
　（他の実施形態）
　本開示は上記した実施形態に限定されるものではなく、下記のように、適宜変更が可能である。
　（１）上記した各実施形態では、熱流センサ部で発生した起電力（電圧値）に基づいて、熱流を算出したが、電圧値の代わりに、電流値に基づいて算出してもよい。要するに、熱流センサ部で発生した電圧や電流といった電気的な出力に基づいて、熱流を算出することができる。
　（２）上記各実施形態では、第１、第２層間接続部材１３０、１４０を形成する金属が、それぞれ、Ｂｉ－Ｓｂ－Ｔｅ合金、Ｂｉ－Ｔｅ合金であったが、他の合金であってもよい。上記各実施形態では、第１、第２層間接続部材１３０、１４０を形成する金属の両方が、固相焼結された焼結合金であったが、少なくとも一方が固相焼結された焼結合金であればよい。これにより、第１、第２層間接続部材１３０、１４０を形成する金属の両方が固相焼結された焼結金属でない場合と比較して、起電力を大きくできる。
　（３）上記各実施形態では、センサモジュールを構成する多層基板が、熱可塑性樹脂で構成された絶縁層が複数積層されたものであったが、熱可塑性樹脂以外の絶縁層が複数積層されたものであってもよい。熱可塑性樹脂以外の絶縁層としては、熱硬化性樹脂等が挙げられる。
　（４）上記各実施形態では、多層基板が、絶縁基材１００、絶縁層１１０、表面保護部材１１５、裏面保護部材１２０が積層された構成であったが、複数の絶縁層が積層されていれば、多層基板を他の構成としても良い。すなわち、多層基板は、複数の絶縁層の１つとして、複数の貫通孔１０１、１０２が形成された絶縁基材１００を有していればよい。絶縁基材１００の両側に配置される絶縁層の数は任意に変更可能である。
　（５）第１実施形態では、センサモジュール２の一面２ａおよび他面２ｂに垂直な方向で、熱流がセンサモジュール２を通過することによって、各熱流センサ部１０から起電力が出力されることを説明したが、各熱流センサ部１０から起電力が出力されるのは、センサモジュール２の一面２ａおよび他面２ｂに垂直な方向で、熱流がセンサモジュール２を通過する場合に限られない。センサモジュール２の一面２ａと他面２ｂの一方から他方に向かう方向で、熱流がセンサモジュール２を通過する場合において、各熱流センサ部１０から起電力が出力される。このことは、第１実施形態以外の上記各実施形態においても同様である。例えば、第２実施形態においても、センサモジュール２００の一面２００ａと他面２００ｂの一方から他方に向かう方向で、熱流がセンサモジュール２００を通過する場合に、各熱流センサ部１０から起電力が出力される。
　（６）第１実施形態のセンサモジュール２は、一面２ａに平行な方向で、複数の熱流センサ部１０がマトリックス状に配列されていたが、複数の熱流センサ部１０の配列方向は、一面２ａに完全に平行な方向でなく、一面２ａに対して斜めの方向であってもよい。要するに、一面２ａに沿う方向で、複数の熱流センサ部１０が配列されていればよい。なお、一面２ａに沿う方向とは、一面２ａに完全に平行な方向や、一面２ａに対して平行に近い方向を含む意味である。このことは、第２～第４実施形態のセンサモジュール２００、２０１、２０２等においても同様である。
　（７）第２～第４実施形態では、一軸方向移動ユニット２４の移動方向が、複数の熱流センサ部１０が配列された一方向Ｄ１に対して垂直な方向であったが、一方向Ｄ１に対して垂直な方向でなくてもよい。一軸方向移動ユニット２４の移動方向は、一方向Ｄ１に対して交差する方向であればよい。
　（８）上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
　本開示は、実施形態に準拠して記述されたが、本開示は当該実施形態や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

 

Claims (11)

  1. 　熱可塑性樹脂で構成された絶縁層（１００、１１０、１２０）が複数積層され、一面（２ａ、２００ａ）とその反対側の他面（２ｂ、２００ｂ）を有する１つの多層基板と、前記多層基板の内部に形成された複数の熱流センサ部（１０）とを有するセンサモジュール（２、２００、２０１、２０２）を備え、
    　前記複数の熱流センサ部は、それぞれ、電気的に独立した熱電変換素子で構成されており、熱流分布の計測対象物（３１）に前記一面を対向させて前記センサモジュールが配置されたときに、それぞれの前記熱電変換素子によって、前記一面に垂直な方向で前記多層基板の内部を通過する熱流に応じた電気的な出力を発生する熱流分布測定装置。
  2. 　さらに、前記複数の熱流センサ部のそれぞれで発生した前記出力に基づいて、熱流分布を演算する演算部（３）を備える請求項１に記載の熱流分布測定装置。
  3. 　前記一面に平行な方向において、前記複数の熱流センサ部は一方向に一列もしくは複数列に並んで配置されており、
    　前記一方向に対して垂直な方向に、前記センサモジュールを移動させる移動装置（２４）を備え、
    　前記演算部は、前記センサモジュールを移動させたときに、前記複数の熱流センサ部のそれぞれで発生した前記出力と、前記出力が発生したときの前記センサモジュールの位置とに基づいて、熱流分布を演算する請求項２に記載の熱流分布測定装置。
  4. 　前記複数の熱流センサ部は一方向に複数列に並んで配置されているとともに、隣り合う列において対向する前記熱流センサ部同士が前記一方向に所定距離（Ｌ１、Ｌ２）ずらして配置されている請求項３に記載の熱流分布測定装置。
  5. 　前記一面に平行な方向において、前記複数の熱流センサ部はマトリックス状に配列されている請求項１または２に記載の熱流分布測定装置。
  6. 　前記センサモジュールの前記他面側に設けられ、前記センサモジュールを冷却する冷却体（２６）または前記センサモジュールを加熱する加熱体を備える請求項１ないし５のいずれか１つに記載の熱流分布測定装置。
  7. 　前記多層基板は、複数の前記絶縁層の１つとしての複数の貫通孔（１０１、１０２）が形成された絶縁基材（１００）と、前記複数の貫通孔に埋め込まれ、異なる導電体で構成された第１、第２導電体（１３０、１４０）とを有し、
    　前記熱電変換素子は、前記第１、第２導電体（１３０、１４０）が交互に直列接続されたものであり、
    　前記複数の熱流センサ部のそれぞれを構成する前記第１、第２導電体が、同一の前記絶縁基材に形成されている請求項１ないし６のいずれか１つに記載の熱流分布測定装置。
  8. 　絶縁層（１００、１１０、１２０）が複数積層され、一面（２ａ、２００ａ）とその反対側の他面（２ｂ、２００ｂ）を有する１つの多層基板と、前記多層基板の内部に形成された複数の熱流センサ部（１０）とを有するセンサモジュール（２、２００、２０１、２０２）を備え、
    　前記複数の熱流センサ部は、それぞれ、電気的に独立した熱電変換素子で構成されており、熱流分布の計測対象物（３１）に前記一面を対向させて前記センサモジュールが配置されたときに、それぞれの前記熱電変換素子によって、前記一面と前記他面の一方から他方に向かう方向で前記多層基板の内部を通過する熱流に応じた電気的な出力を発生する熱流分布測定装置。
  9. 　さらに、前記複数の熱流センサ部のそれぞれで発生した前記出力に基づいて、熱流分布を演算する演算部（３）を備える請求項８に記載の熱流分布測定装置。
  10. 　前記一面に沿う方向において、前記複数の熱流センサ部が一方向に一列もしくは複数列に並んで配置されており、
    　前記一方向に対して交差する方向に、前記センサモジュールを移動させる移動装置（２４）を備え、
    　前記演算部は、前記センサモジュールを移動させたときに、前記複数の熱流センサ部のそれぞれで発生した前記出力と、前記出力が発生したときの前記センサモジュールの位置とに基づいて、熱流分布を演算する請求項９に記載の熱流分布測定装置。
  11. 　前記一面に沿う方向において、前記複数の熱流センサ部がマトリックス状に配列されている請求項８または９に記載の熱流分布測定装置。

     
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI644085B (zh) * 2016-05-25 2018-12-11 日商電裝股份有限公司 熱流測定裝置
JP2019049435A (ja) * 2017-09-08 2019-03-28 株式会社デンソー 回路基板の製造方法および回路基板の検査方法
CN109556762A (zh) * 2018-12-07 2019-04-02 中国航天空气动力技术研究院 一种用于测量凹腔热流分布的探头

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108886086B (zh) * 2016-03-23 2022-03-04 国立研究开发法人产业技术综合研究所 热电模块发电评价装置
JP2017211270A (ja) * 2016-05-25 2017-11-30 株式会社デンソー 熱流測定装置の製造方法
JP6256536B2 (ja) * 2016-07-04 2018-01-10 株式会社デンソー 熱流束センサモジュールおよびその製造方法
JP6792987B2 (ja) * 2016-09-29 2020-12-02 日本ドライケミカル株式会社 熱センサおよびその熱センサを用いた熱検知システム
CN106970105B (zh) * 2017-04-01 2019-12-20 西安交通大学 一种热源布局可变的结构导热性能测试平台及其测试方法
JP6819549B2 (ja) * 2017-11-16 2021-01-27 株式会社デンソー 熱流束センサおよび熱量計測装置
JP6799522B2 (ja) * 2017-11-30 2020-12-16 三菱重工業株式会社 熱流束計測システム
DE102018102471B3 (de) * 2018-02-05 2019-02-21 Leoni Kabel Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Messung einer Temperaturverteilung auf einer Oberfläche
JP7024614B2 (ja) * 2018-06-06 2022-02-24 株式会社デンソー 電子装置
CN109307563B (zh) * 2018-06-29 2021-01-15 华北电力大学（保定） 一种非规则固体壁面实时传热量的测量装置
JP7181103B2 (ja) * 2019-01-22 2022-11-30 Koa株式会社 熱コンダクタンス分布データ生成装置、熱コンダクタンス分布データ生成方法及び熱コンダクタンス分布データ生成用プログラム
US10561029B1 (en) * 2019-04-10 2020-02-11 Innolux Corporation Electronic device
CN111579126B (zh) * 2020-06-04 2022-08-12 西南科技大学 一种高温热流传感器
CN113503981B (zh) * 2021-06-22 2023-04-25 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种连环垂向锯齿型热电堆热流传感器及其制造方法
DE102022205124A1 (de) * 2022-05-23 2023-11-23 Contitech Ag Thermoelement

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5495282A (en) * 1978-01-02 1979-07-27 Saint Gobain Heat flux meter and making method thereof
JP2004281666A (ja) * 2003-03-14 2004-10-07 Ritsumeikan 熱電変換デバイス
JP2009192431A (ja) * 2008-02-15 2009-08-27 Eto Denki Kk 熱流センサ
JP2014007376A (ja) * 2012-05-30 2014-01-16 Denso Corp 熱電変換装置
JP2014187124A (ja) * 2013-03-22 2014-10-02 Fujitsu Ltd 熱電素子搭載モジュール及びその製造方法
WO2014196294A1 (ja) * 2013-06-04 2014-12-11 株式会社デンソー 車両用の異常判定装置

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2636119B2 (ja) 1992-09-08 1997-07-30 工業技術院長 熱電素子シートとその製造方法
US6278051B1 (en) * 1997-10-09 2001-08-21 Vatell Corporation Differential thermopile heat flux transducer
EP1055121A1 (en) * 1998-12-11 2000-11-29 Symyx Technologies, Inc. Sensor array-based system and method for rapid materials characterization
US6190040B1 (en) * 1999-05-10 2001-02-20 Sensarray Corporation Apparatus for sensing temperature on a substrate in an integrated circuit fabrication tool
JP2002131257A (ja) * 2000-10-26 2002-05-09 Nisshinbo Ind Inc 熱伝導率測定方法、測定装置及び断熱材の製造方法
US7211784B2 (en) 2004-03-16 2007-05-01 Kabushiki Kaisha Toshiba Photo-detection device and temperature distribution detection device using the same
JP2005337739A (ja) 2004-05-24 2005-12-08 Toshiba Corp 熱分布測定装置
KR100690926B1 (ko) 2006-02-03 2007-03-09 삼성전자주식회사 마이크로 열유속 센서 어레이
JP4595073B2 (ja) * 2006-08-28 2010-12-08 独立行政法人産業技術総合研究所 熱電材料測定装置
CN101571428B (zh) 2009-05-21 2010-12-08 中国科学院力学研究所 测量热流和温度的传感器及高温下测量热流与温度的方法
KR101012666B1 (ko) 2010-01-20 2011-02-10 엔알티 주식회사 진공단열재의 열전도율 검사장치
JP5423487B2 (ja) 2010-03-08 2014-02-19 株式会社デンソー 貫通ビアへの導電材料充填装置およびその使用方法
CN102564601A (zh) * 2010-12-22 2012-07-11 精工爱普生株式会社 热式光检测装置、电子设备、热式光检测器及其制造方法
CN102175349B (zh) * 2011-02-10 2013-03-27 中国科学院电工研究所 太阳能塔式吸热器开口平面上热流分布的测量方法
JP5769009B2 (ja) * 2011-06-09 2015-08-26 江藤電気株式会社 熱流センサ及び熱流センサの製造方法
US8568021B2 (en) * 2011-09-29 2013-10-29 Schwank Ltd. Apparatus and method for measuring heat flux from radiant heater
US8882344B2 (en) * 2012-02-01 2014-11-11 Samsung Electronics Co., Ltd. Thermal insulation performance measurement apparatus and measurement method using the same
GB201208909D0 (en) 2012-05-21 2012-07-04 Rowan Technologies Ltd Non-intrusive scanner
JP5376086B1 (ja) * 2012-05-30 2013-12-25 株式会社デンソー 熱電変換装置の製造方法、熱電変換装置を備える電子部品の製造方法
JP6394491B2 (ja) 2014-06-03 2018-09-26 株式会社デンソー 熱電変換素子シートの製造方法、熱電変換装置の製造方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5495282A (en) * 1978-01-02 1979-07-27 Saint Gobain Heat flux meter and making method thereof
JP2004281666A (ja) * 2003-03-14 2004-10-07 Ritsumeikan 熱電変換デバイス
JP2009192431A (ja) * 2008-02-15 2009-08-27 Eto Denki Kk 熱流センサ
JP2014007376A (ja) * 2012-05-30 2014-01-16 Denso Corp 熱電変換装置
JP2014187124A (ja) * 2013-03-22 2014-10-02 Fujitsu Ltd 熱電素子搭載モジュール及びその製造方法
WO2014196294A1 (ja) * 2013-06-04 2014-12-11 株式会社デンソー 車両用の異常判定装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3153832A4 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI644085B (zh) * 2016-05-25 2018-12-11 日商電裝股份有限公司 熱流測定裝置
JP2019049435A (ja) * 2017-09-08 2019-03-28 株式会社デンソー 回路基板の製造方法および回路基板の検査方法
CN109556762A (zh) * 2018-12-07 2019-04-02 中国航天空气动力技术研究院 一种用于测量凹腔热流分布的探头
CN109556762B (zh) * 2018-12-07 2023-08-29 中国航天空气动力技术研究院 一种用于测量凹腔热流分布的探头

Also Published As

Publication number Publication date
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