WO2018012430A1 - 熱流束センサおよびその製造方法 - Google Patents

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WO2018012430A1
WO2018012430A1 PCT/JP2017/024985 JP2017024985W WO2018012430A1 WO 2018012430 A1 WO2018012430 A1 WO 2018012430A1 JP 2017024985 W JP2017024985 W JP 2017024985W WO 2018012430 A1 WO2018012430 A1 WO 2018012430A1
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WO
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heat flux
flux sensor
plate
main body
filling
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PCT/JP2017/024985
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原田 敏一
坂井田 敦資
谷口 敏尚
友弘 井村
隼人 渡邉
雅也 平林
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株式会社デンソー
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    • G01K17/00Measuring quantity of heat
    • G01K17/06Measuring quantity of heat conveyed by flowing media, e.g. in heating systems e.g. the quantity of heat in a transporting medium, delivered to or consumed in an expenditure device
    • G01K17/08Measuring quantity of heat conveyed by flowing media, e.g. in heating systems e.g. the quantity of heat in a transporting medium, delivered to or consumed in an expenditure device based upon measurement of temperature difference or of a temperature
    • G01K17/20Measuring quantity of heat conveyed by flowing media, e.g. in heating systems e.g. the quantity of heat in a transporting medium, delivered to or consumed in an expenditure device based upon measurement of temperature difference or of a temperature across a radiating surface, combined with ascertainment of the heat transmission coefficient
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    • B29C43/00Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
    • B29C43/02Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor of articles of definite length, i.e. discrete articles
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    • G01P5/00Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
    • G01P5/10Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring thermal variables
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    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10N10/10Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B29K2995/0012Properties of moulding materials, reinforcements, fillers, preformed parts or moulds having particular thermal properties
    • B29K2995/0013Conductive
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29LINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00Other particular articles
    • B29L2031/34Electrical apparatus, e.g. sparking plugs or parts thereof

Definitions

  • the present disclosure relates to a heat flux sensor and a manufacturing method thereof.
  • Patent Document 1 discloses a thermoelectric conversion device that can be used as a heat flux sensor.
  • This thermoelectric conversion device includes an insulating base material, a surface protection member, and a back surface protection member.
  • the insulating base material, the surface protection member, and the back surface protection member are made of a thermoplastic resin.
  • the insulating base is formed with a plurality of first and second via holes penetrating in the thickness direction.
  • First and second thermoelectric members made of different thermoelectric materials are embedded in the first and second via holes.
  • the plurality of first and second thermoelectric members are alternately connected in series by a surface conductor pattern formed on the surface protection member and a back surface conductor pattern formed on the back surface protection member.
  • thermoelectric conversion device is manufactured as follows. A laminate of the insulating base material on which the first and second thermoelectric members are formed, the surface protection member on which the surface conductor pattern is formed, and the back surface protection member on which the back surface conductor pattern is formed is formed. The laminate is pressurized while being heated. Thereby, an insulating base material, a surface protection member, and a back surface protection member are integrated.
  • thermoelectric conversion device the front conductor pattern and the back conductor pattern are partially present on the front and back surfaces of the insulating base material. For this reason, when the heat flux sensor comprised with the above-mentioned thermoelectric conversion apparatus is manufactured, the outermost surface may become uneven
  • This disclosure is intended to provide a heat flux sensor that can reduce the influence of the recesses on the measurement of heat flux.
  • the heat flux sensor that detects the heat flux is A main body having a first surface and a second surface opposite to the first surface, the first surface having a plurality of concave portions and a plurality of convex portions, and detecting a heat flux;
  • a flattening member that is disposed on the first surface side of the main body and is made of a material having a higher thermal conductivity than air, and for flattening the outermost surface of the heat flux sensor on the first surface side.
  • the flattening member is filled in at least one of the plurality of recesses.
  • the surface of the flattening member constitutes at least a part of the outermost surface of the heat flux sensor.
  • the flatness of the outermost surface is higher than the flatness of the first surface.
  • the flattening member is filled in the recess. Furthermore, the outermost surface of the heat flux sensor is flatter than the first surface by the flattening member. For this reason, when the heat flux sensor is measured by bringing the outermost surface of the heat flux sensor into contact with the object to be measured, the heat flux sensor is not between the heat flux sensor and the object to be measured, as compared with the case where no flattening member is provided. The generated air layer can be reduced. Alternatively, it is possible to prevent an air layer from being generated between the heat flux sensor and the object to be measured. Therefore, the influence of the concave portion on the measurement of the heat flux can be reduced.
  • the first surface has a concave and convex shape having a second surface opposite to the first surface, the first surface having a plurality of concave portions and a plurality of convex portions
  • a manufacturing method of a heat flux sensor including a main body part for detecting heat flux is as follows: Providing a main body and a filling material having a higher thermal conductivity than air; Pressing the pressing member against the material in a state where the filling material is disposed on the first surface side of the main body. In the pressing, a pressing member having a flat surface with a higher flatness than the first surface is used, and the flat surface is pressed against the filling material, thereby at least one of the plurality of concave portions.
  • the filling member made of the filling material is formed, and the flatness of the outermost surface of the heat flux sensor constituted by at least the surface of the filling member is made higher than the flatness of the first surface.
  • a heat flux sensor that includes the flattening member filled in the concave portion of the main body, and the outermost surface of the heat flux sensor is made flatter than the first surface by the flattening member.
  • the manufacturing method of the bundle sensor A plate-like member made of a material having at least a main body portion made of a resin and a plate-like material having one surface and the other surface on the opposite side and having a higher thermal conductivity than the resin constituting the main body portion. And preparing Laminating a plate-like member on the first surface side of the main body part with one surface facing the first surface; Pressing the laminate in the stacking direction of the laminate.
  • one surface has an uneven shape having a plurality of concave portions and a plurality of convex portions, and the density of the plurality of concave portions and the plurality of convex portions on one surface is compared with the density on the first surface. And having a higher flatness of the other surface than that of the first surface.
  • pressurization by deforming a plurality of convex portions on one surface so as to follow the uneven shape of the first surface, a part of the plate-like member is filled into at least one concave portion of the plurality of concave portions on the first surface.
  • the flattening member has a plate-like member that is plate-like.
  • the plate-like member has one surface and the other surface on the opposite side, and the one surface faces the first surface and is laminated on the first surface side of the main body. A part of the plate member is filled in the recess. The other surface of the plate member constitutes the outermost surface.
  • a heat flow having a main body portion that has a first surface and a second surface opposite to the first surface, the first surface having a plurality of concave portions and a plurality of convex portions, and detecting a heat flux.
  • the manufacturing method of the bundle sensor A plate-like member made of a material having at least a main body portion made of a resin and a plate-like material having one surface and the other surface on the opposite side and having a higher thermal conductivity than the resin constituting the main body portion.
  • a filling material that has a higher thermal conductivity than air and is different from the plate-like member Laminating a plate-like member on the first surface side of the main body part with one surface facing the first surface; Pressurizing while heating the laminate in the laminating direction of the laminate.
  • a plate-like member is prepared in which the flatness of the other surface is higher than the flatness of the first surface.
  • positioned the filler material between a main-body part and a plate-shaped member is formed.
  • pressurization at least one recess of the plurality of recesses is filled to form a filling member made of a filling material.
  • the flattening member includes a plate-like member that is plate-like and a filling member that is made of a material different from that of the plate-like member.
  • the plate-like member has one surface and the other surface on the opposite side, and one surface faces the first surface and is laminated on the first surface side of the main body, and the other surface forms the outermost surface.
  • the filling member is filled in the recess.
  • the manufacturing method of the heat flux sensor is Preparing a sheet-like insulating substrate, a sheet-like first protective member, a sheet-like second protective member, and a sheet-like filling material; Forming a laminate in which an insulating substrate, a first protective member, a second protective member, and a filler material are laminated; It includes integrating the insulating base material, the first protective member, and the second protective member by applying pressure while heating the laminate.
  • an insulating base material As an insulating base material, it has a 1st surface and the 2nd surface on the opposite side, and each of a plurality of 1st thermoelectric members and each of a plurality of 2nd thermoelectric members are alternate in the inside of an insulating base material Prepare the one arranged in. As a filling material, a material having a higher thermal conductivity than air is prepared. In forming the laminate, A first protective member is disposed on the first surface side of the insulating base, A plurality of first conductor patterns are disposed between the insulating base and the first protective member, Each of the plurality of first conductor patterns is in contact with the adjacent first thermoelectric member and second thermoelectric member among the plurality of first thermoelectric members and the plurality of second thermoelectric members.
  • a filling material is disposed on the opposite side of the first protective member from the insulating base material side.
  • the second protective member is disposed on the second surface side of the insulating base material,
  • a plurality of second conductor patterns are disposed between the insulating substrate and the second protective member, Each of the plurality of second conductor patterns is in a state of being in contact with the adjacent first thermoelectric member and second thermoelectric member among the plurality of first thermoelectric members and the plurality of second thermoelectric members.
  • the flat material is pressed against the filling material to cause the filling material to flow and to deform the first protection member, so that the insulating substrate side of the first protection member
  • the surface on the opposite side has a concavo-convex shape having a plurality of concave portions and a plurality of convex portions.
  • the filling material is flowed to form a filling member filled in at least one of the plurality of recesses, and the flatness of the outermost surface of the heat flux sensor constituted by at least the surface of the filling member is set to the first level.
  • the flatness of the surface of the protective member opposite to the insulating base is increased.
  • FIG. 15B is an enlarged view of a region XVB in FIG. 15A. It is sectional drawing which shows arrangement
  • FIG. 24B is an enlarged view of a region XXIVB in FIG. 24A. It is sectional drawing which shows arrangement
  • the heat flux sensor 10 of the present embodiment includes a main body 20 that detects a heat flux and a filling member 30.
  • a first filling member 31 described later of the filling member 30 constitutes a flattening member for flattening the outermost surface 101 of the heat flux sensor 10.
  • the main body 20 has a plate shape.
  • the main body 20 has a first surface 201 and a second surface 202 opposite to the first surface 201.
  • the first surface 201 has a concavo-convex shape having a plurality of concave portions 203 and a plurality of convex portions 204.
  • the second surface 202 is also an uneven shape having a plurality of recesses 205 and a plurality of protrusions 206.
  • the main body 20 includes an insulating base material 21, a first protection member 22, and a second protection member 23.
  • the insulating base material 21, the first protective member 22, and the second protective member 23 are in the form of a film and are made of a thermoplastic resin. For this reason, the main-body part 20 has flexibility.
  • the insulating base material 21, the first protective member 22, and the second protective member 23 may be made of a flexible resin material other than the thermoplastic resin.
  • the insulating base material 21 has one surface 21a and the other surface 21b on the opposite side.
  • the insulating base material 21 has a plurality of first and second via holes 24 and 25 penetrating in the thickness direction.
  • First and second thermoelectric members 26 and 27 made of different thermoelectric materials are embedded in the first and second via holes 24 and 25.
  • the first thermoelectric member 26 is made of a P-type semiconductor material.
  • the second thermoelectric member 27 is made of an N-type semiconductor material.
  • a plurality of first conductor patterns 28 are formed on one surface 21 a of the insulating base material 21.
  • the first conductor pattern 28 connects the adjacent first thermoelectric member 26 and second thermoelectric member 27.
  • the first conductor pattern 28 constitutes one connecting portion of the first thermoelectric member 26 and the second thermoelectric member 27.
  • a plurality of second conductor patterns 29 are formed on the other surface 21 b of the insulating base material 21.
  • the second conductor pattern 29 connects the first thermoelectric member 26 and the second thermoelectric member 27 adjacent to each other.
  • the second conductor pattern 29 constitutes the other connection portion of the first thermoelectric member 26 and the second thermoelectric member 27.
  • the first and second thermoelectric members 26 and 27 are alternately connected in series by the first conductor pattern 28 and the second conductor pattern 29.
  • the first protective member 22 is laminated on the one surface 21 a side of the insulating base material 21.
  • the first protective member 22 covers the first conductor pattern 28.
  • the surface of the first protective member 22 opposite to the insulating base 21 side constitutes the first surface 201 of the main body 20.
  • the second protective member 23 is laminated on the other surface 21b side of the insulating base material 21.
  • the second protective member 23 covers the second conductor pattern 29.
  • the surface of the second protective member 23 opposite to the insulating base 21 side constitutes the second surface 202 of the main body 20.
  • the heat flux passes through the main body 20 in the direction from the first surface 201 to the second surface 202 of the main body 20. At this time, a temperature difference occurs between the one surface 21a side and the other surface 21b side of the main body 20. That is, a temperature difference occurs between one connection portion and the other connection portion of the first and second thermoelectric members 26 and 27. As a result, a thermoelectromotive force is generated in the first and second thermoelectric members 26 and 27 by the Seebeck effect.
  • the main body 20 outputs the thermoelectromotive force, specifically, the voltage as a sensor signal.
  • the filling member 30 includes a first filling member 31 on the first surface 201 side and a second filling member 32 on the second surface 202 side.
  • the first filling member 31 is filled in all of the plurality of recesses 203 of the first surface 201.
  • the second filling member 32 is filled in all of the plurality of concave portions 205 of the second surface 202.
  • the filling member 30 is made of a thermoplastic resin.
  • the thermoplastic resin include polyethylene, polyetherimide, and polyimide.
  • the thermal conductivity of polyethylene is 0.41 W / (m ⁇ K).
  • the thermal conductivity of polyetherimide is 0.22 W / (m ⁇ K).
  • the thermal conductivity of polyimide is 0.28-0.34 W / (m ⁇ K).
  • the thermal conductivity of air is 0.0241 W / (m ⁇ K).
  • the thermoplastic resin has higher thermal conductivity than air.
  • thermoplastic resin one having a softening point lower than the heat resistant temperature of the resin constituting the main body 20 is used.
  • the insulating base material 21, the first protective member 22, and the second protective member 23 are made of thermoplastic polyimide.
  • the filling member 30 is made of polyetherimide.
  • the heat resistant temperature of thermoplastic polyimide is higher than 300 ° C.
  • the heat resistant temperature is a temperature at which the resin molded body is not deformed or deteriorated.
  • the softening point of polyetherimide is around 210 ° C., which is lower than the heat resistant temperature of thermoplastic polyimide.
  • the surface of the first filling member 31 and a part of the first surface 201 constitute the outermost surface 101 of the heat flux sensor 10 on the first surface 201 side.
  • the flatness of the outermost surface 101 is higher than the flatness of the first surface 201 of the main body portion 20.
  • the flatness here is synonymous with flatness or smoothness.
  • the high flatness of the surface means that a gap formed between the surface and the reference plane is small when the reference plane is applied to the surface.
  • the surface of the second filling member 32 and a part of the second surface 202 constitute the outermost surface 102 of the heat flux sensor 10 on the second surface 202 side.
  • the flatness of the outermost surface 102 is higher than the flatness of the second surface 202 of the main body 20.
  • the preparation step S1, the lamination step S2, and the thermocompression bonding step S3 are performed in this order of description.
  • the main body 20, the first sheet 33, and the second sheet 34 are prepared.
  • the main body 20 to be prepared has a concavo-convex shape in which the first surface 201 and the second surface 202 have a plurality of concave portions 203 and 205 and a plurality of convex portions 204 and 206, respectively.
  • the main body 20 is manufactured as follows.
  • an insulating base material 21, a first protective member 22, and a second protective member 23 are prepared.
  • the insulating base material 21, the first protective member 22, and the second protective member 23 are made of thermoplastic polyimide.
  • first and second thermoelectric members 26 and 27 are embedded in the first and second via holes 24 and 25.
  • the 1st protection member 22 the 1st conductor pattern 28 is formed in the surface 22a at the side of the insulation base material 21.
  • the 2nd conductor pattern 29 is formed in the surface 23a at the side of the insulation base material 21. As shown in FIG.
  • a laminate 210 is formed. That is, the first protective member 22 is laminated on the one surface 21 a side of the insulating base material 21. At this time, the first conductor pattern 28 is brought into contact with the first and second thermoelectric members 26 and 27. The second protective member 23 is laminated on the other surface 21b side of the insulating base material 21. At this time, the second conductor pattern 29 is brought into contact with the first and second thermoelectric members 26 and 27.
  • the laminate 210 is pressed while being heated in the stacking direction of the laminate 210 shown in FIG. 4B.
  • the insulating base material 21, the first protection member 22, and the second protection member 23 are integrated to form the main body 20.
  • this pressurization is performed by sandwiching the laminate 210 between a pair of press plates 81 and 82.
  • the release films 83 and 84 are disposed between the laminate 210 and the pair of press plates 81 and 82, respectively.
  • the cushioning materials 85 and 86 are disposed between the laminate 210 and the release films 83 and 84.
  • Buffer materials 85 and 86 are pressure assisting members that assist in pressurizing the first protective member 22 and the second protective member 23. That is, the buffer members 85 and 86 are members for applying pressure to the first protection member 22 and the second protection member 23 by dispersing the pressure from the press plates 81 and 82.
  • the buffer materials 85 and 86 have high heat resistance that does not change in quality at the softening temperature of the first protection member 22 and the second protection member 23.
  • the cushioning materials 85 and 86 are members that are deformed when pressurized. That is, the buffer members 85 and 86 are members having a buffer effect against a pressure of 1-10 MPa.
  • the cushioning materials 85 and 86 the product name “Naslon” manufactured by Nippon Seisen Co., Ltd., which is a cloth using metal fibers, the product name “RAB” manufactured by Mitsubishi Paper Industries, the product name “Hyper Sheet” manufactured by Gore Japan, etc. Is mentioned.
  • the first and second protection members 22 and 23 are formed into a concavo-convex shape by the first and second conductor patterns 28 and 29 and the insulating base material 21 by pressurization using the buffer materials 85 and 86.
  • the buffer materials 85 and 86 follow and deform. Thereby, both surfaces of the first surface 201 and the second surface 202 of the main body portion 20 are uneven.
  • the release films 83 and 84 are peeled off. In this way, the main body 20 having the shape shown in FIG. 4D is manufactured.
  • the first sheet 33 and the second sheet 34 are sheet-like filling materials that become the first and second filling members 31 and 32 after the thermocompression bonding step S3.
  • the filling material is a material having a higher thermal conductivity than air.
  • a thermoplastic resin specifically, polyetherimide is used.
  • the first sheet 33 is stacked on the first surface 201 side of the main body 20 as shown in FIG.
  • the second sheet 34 is laminated on the second surface 202 side of the main body 20. Thereby, the laminated body 220 of the main-body part 20 and the two sheets 33 and 34 is formed.
  • the laminate 220 is sandwiched between a pair of press plates 41 and 42 as shown in FIG.
  • the pair of press plates 41 and 42 those having flat surfaces 41a and 42a are used.
  • the flat surface 41 a has a higher flatness than the first surface 201.
  • the flat surface 42 a has a higher flatness than the second surface 202.
  • Release films 43 and 44 are interposed between the laminate 220 and the press plates 41 and 42.
  • the stacked body 220 is pressurized while being heated in the stacking direction of the stacked body 220.
  • the heating temperature is a temperature at which the first and second sheets 33 and 34 are softened, which is lower than the heat resistance temperature of the resin constituting the main body 20.
  • first and second sheets 33 and 34 This causes the first and second sheets 33 and 34 to soften and flow.
  • the first filling member 31 filled in the concave portion 203 of the first surface 201 and the concave portion 205 of the second surface 202 are filled as shown in FIG.
  • the second filling member 32 is formed.
  • the first filling member 31 is formed inside the concave portion 203 excluding the surface of the convex portion 204 in the first surface 201.
  • the second filling member 32 is formed in the concave portion 205 of the second surface 202 excluding the surface of the convex portion 206.
  • the flat surface 41a of the press plate 41 is pressed against the first sheet 33.
  • the flat surface 42 a of the press plate 42 is pressed against the second sheet 34.
  • the press plates 41 and 42 correspond to pressing members.
  • the outermost surfaces 101 and 102 of the heat flux sensor 10 are flattened. That is, the flatness of the outermost surface 101 of the heat flux sensor 10 on the first surface 201 side is higher than the flatness of the first surface 201.
  • the flatness of the outermost surface 102 of the heat flux sensor 10 on the second surface 202 side is higher than the flatness of the second surface 202.
  • the heat flux sensor 10 of the present embodiment is manufactured.
  • the heat flux sensor 10 of this embodiment is compared with the heat flux sensor J10 of Comparative Example 1 shown in FIG.
  • the heat flux sensor J10 of Comparative Example 1 is different from the heat flux sensor 10 of the present embodiment in that the filling member 30 is not provided. That is, the heat flux sensor J ⁇ b> 10 of Comparative Example 1 includes only the main body 20 of the main body 20 and the filling member 30.
  • the first surface 201 of the heat flux sensor J10 of Comparative Example 1 is brought into contact with the contact surface M1a of the measurement object M1.
  • the contact surface M1a is flat.
  • the heat flux sensor J ⁇ b> 10 has a plurality of recesses 203 on the first surface 201. Due to the recess 203, an air layer A1 exists between the heat flux sensor J10 and the DUT M1.
  • the thermal conductivity of air is as low as about 0.0241 W / (m ⁇ K). For this reason, air inhibits heat conduction.
  • the heat from the object to be measured M1 passes through the heat flux sensor J10, the heat flows while avoiding the air layer A1.
  • the way in which heat passes through the heat flux sensor J10 is different from the way in which heat flows inside the object to be measured M1. For this reason, the heat flux from the DUT M1 cannot be measured accurately.
  • the outermost surface 101 of the heat flux sensor 10 on the first surface 201 side is flattened by the first filling member 31.
  • the outermost surface 101 of the heat flux sensor 10 is brought into contact with the contact surface M1a of the object to be measured M1.
  • the air layer A1 generated between the heat flux sensor 10 and the DUT M1 can be reduced.
  • the influence of the recess 203 of the main body 20 on the measurement of the heat flux can be reduced. That is, as indicated by the arrows in FIG. 6, the heat flow through the heat flux sensor 10 can be the same as or close to the heat flow in the object to be measured M1. For this reason, the heat flux from the DUT M1 can be accurately measured.
  • the outermost surfaces 101 and 102 of the heat flux sensors 10 on both sides are flattened by the first and second filling members 31 and 32.
  • the outermost surface 101 of the heat flux sensor 10 on the first surface 201 side is brought into contact with the contact surface M1a of the measurement object M1.
  • the contact surface M2a of the heat radiation part M2 is brought into contact with the outermost surface 102 of the heat flux sensor 10 on the second surface 202 side.
  • the heat radiation part M2 is made of metal.
  • the contact surface M2a is a flat surface.
  • the heat flux from the object to be measured M1 is measured in a state where the heat flux sensor 10 is sandwiched between the object to be measured M1 and the heat radiation part M2.
  • the air layer generated between the heat flux sensor 10 and the object to be measured M1 and between the heat flux sensor 10 and the heat radiating part M2 is smaller than when the heat flux sensor J10 of Comparative Example 1 is used. can do.
  • an air layer can be prevented from being generated between them. For this reason, the heat flux from the DUT M1 can be accurately measured.
  • the filling members 30 are formed on both the first surface 201 and the second surface 202 of the main body 20.
  • the main body 20 may be warped due to the shrinkage of the filling member after the formation. According to the present embodiment, the warpage of the main body 20 can be suppressed.
  • the heat flux sensor 10 of the present embodiment is different from the heat flux sensor 10 of the first embodiment in that the filling member 31 is formed only on one side of the main body 20.
  • the filling member 31 corresponds to the first filling member 31 of the first embodiment.
  • the first surface 201 of the first surface 201 and the second surface 202 of the main body 20 is filled with the filling member 31 in the plurality of recesses 203.
  • the surface of the filling member 31 and a part of the first surface 201 constitute the outermost surface 101 of the heat flux sensor 10 on the first surface 201 side.
  • the second surface 202 constitutes the outermost surface 102 of the heat flux sensor 10.
  • the sheet 33 is stacked on the first surface 201 of the main body 20 and the sheet 20 is not stacked on the second surface 202.
  • the outermost surface 101 of the heat flux sensor 10 is flattened by the filling member 31. For this reason, the effect similar to 1st Embodiment is acquired.
  • the heat flux sensor 10 of this embodiment includes a main body 20 and a plate-like member 50.
  • the plate-like member 50 constitutes a flattening member for flattening the outermost surface 101 of the heat flux sensor 10.
  • the plate-like member 50 is a plate-like member made of a material having a higher thermal conductivity than the resin constituting the main body portion 20.
  • the plate member 50 is made of metal.
  • the metal include copper, aluminum, and stainless steel.
  • the thermal conductivity of copper is 398 W / (m ⁇ K).
  • the thermal conductivity of aluminum is 236 W / (m ⁇ K).
  • the thermal conductivity of stainless steel is 16.7 to 20.9 W / (m ⁇ K).
  • the plate-like member 50 has one surface 51 and the other surface 52 on the opposite side.
  • the plate-like member 50 is laminated on the first surface 201 side of the main body 20 with its one surface 51 facing the first surface 201.
  • a part 53 of the plate-like member 50 is filled in the recess 203 of the first surface 201.
  • Another part 54 of the plate-like member 50 is in contact with the convex portion 204 of the first surface 201.
  • the other surface 52 is a flat surface.
  • the flatness of the other surface 52 is higher than the flatness of the first surface 201 of the main body 20.
  • the other surface 52 constitutes the outermost surface 101 of the heat flux sensor 10 on the first surface 201 side.
  • a preparation step S11, a lamination step S12, and a crimping step S13 are performed in this order of description.
  • a main body 20 and a plate-like member 50 are prepared.
  • the 1st surface 201 and the 2nd surface 202 are uneven
  • the prepared plate-like member 50 is plate-like and has one surface 51 and another surface 52.
  • the one surface 51 is an uneven shape having a plurality of concave portions 55 and a plurality of convex portions 56.
  • the one surface 51 has finer irregularities than the first surface 201. That is, the one surface 51 has a higher density of the plurality of concave portions 55 and the plurality of convex portions 56 than the concave-convex shape of the first surface 201. That is, there are many concave parts and convex parts per unit area.
  • the unevenness height of the first surface 51 is higher than the unevenness of the first surface 201.
  • the uneven height is the height of the protrusions 56 and 204 with reference to the bottoms of the recesses 55 and 203.
  • the other surface 52 is a flat surface. Examples of the plate-like member 50 having such a shape include a copper foil having a roughened surface.
  • the main body 20 and the plate-like member 50 are stacked as shown in FIG. At this time, the one surface 51 is directed toward the first surface 201.
  • the plate member 50 is disposed on the first surface 201 side of the main body 20.
  • the plate-like member 50 and the main body portion 20 are pressed in the stacking direction and crimped in a state where the one surface 51 and the first surface 201 face each other. At this time, the one surface 51 is pressed against the first surface 201.
  • the plurality of convex portions 56 on one surface 51 are deformed following the concave-convex shape of the first surface 201. That is, a part of the plurality of convex portions 56 is embedded in the concave portion 203 of the first surface 201. Another part of the plurality of convex portions 56 contacts the convex portion 204 of the first surface 201.
  • a portion 53 of the one surface 51 that faces the recess 203 is embedded in the recess 203.
  • a portion 54 of the one surface 51 that faces the convex portion 204 is crushed by the convex portion 204. For this reason, the portion 54 of the first surface 51 that faces the convex portion 204 is deformed more than the portion 53 of the first surface 51 that faces the concave portion 203.
  • the heat flux sensor 10 of the present embodiment is manufactured.
  • the main body 20 may be warped due to contraction of the main body 20 after the main body 20 and the plate-like member 50 are crimped. Therefore, in the preparation step S11, it is preferable to prepare a plate-like member 50 that is thick enough to suppress warpage.
  • the other surface 52 of the plate-like member 50 is brought into contact with the contact surface M1a of the object to be measured M1.
  • the flatness of the other surface 52 is higher than the flatness of the first surface 201 of the main body 20.
  • the concave portion 203 of the main body portion 20 is filled with a part 53 of the plate-like member 50.
  • the heat flow through the heat flux sensor 10 can be made the same as or close to the heat flow in the object M1. Therefore, also in this embodiment, the same effect as the first embodiment can be obtained.
  • the inside of the recess 203 may not be completely filled with the part 53 of the plate-like member 50. That is, as long as the inner wall surface of the recess 203 is in contact with a part 53 of the plate-like member 50, a small gap may exist inside the recess 203.
  • the plate-like member 50 is made of metal and has high thermal conductivity. For this reason, even if a small gap exists inside the recess 203, the heat flow through the heat flux sensor 10 can be the same as or close to the heat flow of the object to be measured.
  • the plate-like member 50 is used in which the unevenness height of the one surface 51 is higher than the unevenness height of the first surface 201, but the unevenness height of the one surface 51 is the first surface 201. Or less than the height of the unevenness.
  • the unevenness height of the one surface 51 is higher than the unevenness height of the first surface 201.
  • the filling member 60 is further filled in the recess 203 of the main body 20 compared to the heat flux sensor 10 of the third embodiment.
  • the plate member 50 and the filling member 60 constitute a flattening member for flattening the outermost surface 101 of the heat flux sensor 10.
  • the filling member 60 is filled in a gap between a part 53 of the plate-like member 50 and the main body 20.
  • the filling member 60 is a member different from the plate-like member 50 and is made of a filling material having a higher thermal conductivity than air.
  • the filling member 60 is made of a thermoplastic resin. Examples of the thermoplastic resin include polyethylene, polyetherimide, and polyimide.
  • the heat flux sensor 10 of this embodiment is manufactured by partially changing the manufacturing method of the third embodiment. That is, in the preparation step S11, as shown in FIG. 16, the main body 20, the plate member 50, and the sheet 61 are prepared.
  • the sheet 61 is a sheet-like filling material that becomes the filling member 60 after the crimping step S13.
  • the sheet 61 is made of a thermoplastic resin.
  • a sheet 61 is disposed between the main body 20 and the plate-like member 50.
  • the plate member 50 and the main body 20 are pressurized while being heated.
  • the heating temperature is a temperature lower than the heat resistance temperature of the resin constituting the main body portion 20 and is a temperature at which the sheet 61 is softened. Accordingly, the one surface 51 is deformed following the uneven shape of the first surface 201. Further, the sheet 61 flows. For this reason, the thermoplastic resin is filled in the gap formed by the collapse of the plurality of convex portions 56 of the plate-like member 50. That is, as shown in FIG. 15B, the filling member 60 filled in the gap between the part 53 of the plate-like member 50 and the main body 20 is formed.
  • the filling member 60 also exists in the gap between the main body 20 and the plate-like member 50 other than the recess 203. Note that the filling member 60 may not exist in the gap between the main body 20 and the plate-like member 50 other than the recess.
  • the sheet 61 made of thermoplastic resin is sandwiched and pressurized. For this reason, the main-body part 20 and the plate-shaped member 50 can be adhere
  • the heat flux sensor 10 of this embodiment includes a main body 20, a plate-like member 50 ⁇ / b> A, and a filling member 70.
  • the plate-like member 50 ⁇ / b> A and the filling member 70 constitute a flattening member for flattening the outermost surface 101 of the heat flux sensor 10.
  • the plate member 50A is different from the plate member 50 of the third embodiment in that one surface 51 is flat. Other configurations of the plate-like member 50A are the same as those of the plate-like member 50 of the third embodiment.
  • the flatness of the other surface 52 of the plate-like member 50 ⁇ / b> A is higher than the flatness of the first surface 201 of the main body 20.
  • the other surface 52 constitutes the outermost surface 101 of the heat flux sensor 10 on the first surface 201 side.
  • the plate-like member 50 ⁇ / b> A is laminated on the first surface 201 side of the main body 20 with one surface 51 facing the first surface 201.
  • the filling member 70 is filled in the recess 203. That is, the filling member 70 is filled in a space surrounded by the inner surface of the recess 203 and the one surface 51 of the plate-like member 50A.
  • the filling member 70 is a member different from the plate-like member 50A.
  • the filling member 70 is made of a filling material having a higher thermal conductivity than air.
  • the filling member 70 is made of a thermoplastic resin. Examples of the thermoplastic resin include polyethylene, polyetherimide, and polyimide.
  • the heat flux sensor 10 of the present embodiment is manufactured by performing a preparation step S11, a lamination step S12, and a crimping step S13 in this order as shown in FIG. .
  • the main body 20, the plate-like member 50A, and the sheet 71 are prepared.
  • the prepared plate-like member 50A one surface 51 and the other surface 52 are flat.
  • the prepared sheet 71 is a sheet-like filling material that becomes the filling member 70 after the crimping step S13.
  • a thermoplastic resin is used as the filling material.
  • the main body 20, the sheet 71, and the plate-like member 50A are pressurized while being heated. Thereby, the sheet 71 flows. As a result, as shown in FIG. 17, the filling member 70 filled in the recess 203 is formed. At this time, the filling member 70 does not exist between the main body 20 other than the recess 203 and the plate-like member 50A. A filling member 70 may exist between the main body 20 other than the recess 203 and the plate-like member 50A.
  • the other surface 52 of the plate member 50A is brought into contact with the contact surface M1a of the object to be measured M1.
  • the flatness of the other surface 52 is higher than the flatness of the first surface 201 of the main body 20.
  • the filling member 70 is filled in the recess 203 of the main body 20. For this reason, compared with the comparative example 1, the air layer produced between the main-body part 20 and the to-be-measured object M1 can be made small. Alternatively, it is possible to prevent an air layer from being generated between the main body 20 and the DUT M1.
  • the heat flow through the heat flux sensor 10 can be made the same as or close to the heat flow in the object M1. Therefore, also in this embodiment, the same effect as the first embodiment can be obtained.
  • the one surface 51 of the plate-like member 50A is flat, but it may not be flat.
  • the heat flux sensor 10 of the present embodiment is the third embodiment in that plate-like members 50 are laminated on both the first surface 201 and the second surface 202 of the main body 20. It differs from the heat flux sensor 10 of a form. For this reason, in the present embodiment, the other surfaces 52 of the two plate-like members 50 constitute the outermost surfaces 101 and 102 of the heat flux sensor 10.
  • the main body 20 and the plate-like member 50 are pressure-bonded in a state where the plate-like members 50 are laminated on both surfaces 201 and 202 of the main body 20. It is manufactured by. At this time, since the plate-like members 50 are arranged on both surfaces 201 and 202 of the main body 20, warping is unlikely to occur in the manufactured heat flux sensor 10.
  • the heat flux when the heat flux is measured using the heat flux sensor 10 of the present embodiment, one other surface 52 (in the illustrated example, the outermost surface 101) of the two plate members 50 is measured. It contacts with the contact surface M1a of the thing M1. Also in the present embodiment, as in the third embodiment, the heat flow through the heat flux sensor 10 can be the same as or close to the heat flow of the object to be measured.
  • one other surface 52 in the illustrated example, the outermost surface 101 of the two plate-like members 50 is used.
  • the contact surface M1a of the measurement object M1 is brought into contact.
  • the contact surface M2a of the heat radiating portion M2 is brought into contact with the other surface 52 (the outermost surface 102 in the illustrated example) of the two plate-like members 50.
  • the heat flow through the heat flux sensor 10 can be made the same as or close to the heat flow in the object to be measured M1.
  • the heat flux sensor 10 of the present embodiment has a fourth embodiment in that plate-like members 50 are laminated on both the first surface 201 and the second surface 202 of the main body 20. It differs from the heat flux sensor 10 of a form. For this reason, in the present embodiment, the other surfaces 52 of the two plate-like members 50 constitute the outermost surfaces 101 and 102 of the heat flux sensor 10. Further, in the present embodiment, as in the first surface 201 side, as shown in FIG. 24B, the filling member 60 is filled in the concave portion 205 also on the second surface 202 side.
  • the heat flux sensor 10 includes the main body 20 and the plate member 50 in a state where the sheet 61 and the plate member 50 are laminated on both surfaces 201 and 202 of the main body 20. Manufactured by crimping. At this time, since the plate-like members 50 are disposed on both surfaces 201 and 202, the heat flux sensor 10 after manufacture is unlikely to be warped.
  • the heat flux sensor 10 of the present embodiment is different from that of the fifth embodiment in that plate-like members 50A are laminated on both the first surface 201 and the second surface 202 of the main body portion 20.
  • the other surfaces 52 of the two plate-like members 50 ⁇ / b> A constitute the outermost surfaces 101 and 102 of the heat flux sensor 10.
  • the filling member 70 is filled in the recess 205 on the second surface 202 side as well as on the first surface 201 side.
  • the heat flux sensor 10 of the present embodiment includes the main body 20 and the plate-like member 50 ⁇ / b> A in a state where the sheet 71 and the plate-like member 50 ⁇ / b> A are stacked on both surfaces 201 and 202 of the main body 20. Manufactured by applying pressure while heating. At this time, since the plate-like members 50 ⁇ / b> A are arranged on both surfaces 201 and 202, the heat flux sensor 10 after manufacture is unlikely to be warped.
  • the heat flux is measured using the heat flux sensor 10 of the present embodiment
  • one of the other surfaces 52 in the illustrated example, the outermost surface 101 of the two plate-like members 50 is measured. It contacts with the contact surface M1a of the thing M1.
  • the way of heat passing through the heat flux sensor 10 can be the same as or close to the way of heat flowing inside the object to be measured M1.
  • the heat flux is measured using the heat flux sensor 10 of the present embodiment
  • one other surface 52 in the illustrated example, the outermost surface 101
  • the contact surface M1a of the measurement object M1 is brought into contact.
  • the contact surface M2a of the heat radiation part M2 is brought into contact with the other other surface 52 (in the illustrated example, the outermost surface 102) of the two plate-like members 50A.
  • the heat flow through the heat flux sensor 10 can be made the same as or close to the heat flow in the object to be measured M1. Therefore, also in this embodiment, the same effect as the first embodiment can be obtained.
  • the heat flux sensor 10 of the present embodiment is different from the heat flux sensor 10 of the first embodiment in the material of the outermost layer of the main body 20. Furthermore, the heat flux sensor 10 of the present embodiment is different from the heat flux sensor 10 of the first embodiment in that the main body portion 20 does not include the insulating base material 21.
  • the outermost layer of the main body 20 is a first protective member 22A and a second protective member 23A.
  • the first and second protection members 22A and 23A correspond to the first and second protection members 22 and 23 of the main body 20 of the first embodiment.
  • Both the first and second protection members 22A and 23A are made of ceramic plates. Examples of the material constituting the ceramic plate include alumina, aluminum nitride, and silicon carbide.
  • the thermal conductivity of alumina is 32 W / (m ⁇ K).
  • the thermal conductivity of aluminum nitride is 150 W / (m ⁇ K).
  • the thermal conductivity of silicon carbide is 200 W / (m ⁇ K). Thus, the thermal conductivity of these materials is higher than that of air.
  • the first thermoelectric member 26 and the second thermoelectric member 27 of the main body 20 are formed in a rod shape.
  • the first and second thermoelectric members 26 and 27 are supported while being sandwiched between the first and second protection members 22 and 23.
  • the first thermoelectric member 26 is a P-type semiconductor made of a BiTe alloy.
  • the second thermoelectric member 27 is an N-type semiconductor made of a NiCr alloy.
  • a P-type semiconductor composed of a BiTe alloy has a thermal conductivity of 1.5 W / (m ⁇ K).
  • the thermal conductivity of an N-type semiconductor composed of a NiCr alloy is 15 W / (m ⁇ K).
  • the first and second conductor patterns 28 and 29 are made of copper foil.
  • the thermal conductivity of the copper foil is 398 W / (m ⁇ K).
  • the surface of the first protective member 22A opposite to the first conductor pattern 28 side constitutes the first surface 201 of the main body 20.
  • the first surface 201 has a concavo-convex shape having a plurality of concave portions 203 and a plurality of convex portions 204.
  • the surface of the second protective member 23 ⁇ / b> A opposite to the second conductor pattern 29 side constitutes the second surface 202 of the main body 20.
  • the second surface 202 has a concavo-convex shape having a plurality of concave portions 205 and a plurality of convex portions 206.
  • the heat flux sensor 10 includes a filling member 30.
  • the filling member 30 includes a first filling member 31 on the first surface 201 side and a second filling member 32 on the second surface 202 side.
  • the first filling member 31 is filled in all of the plurality of recesses 203 of the first surface 201.
  • the second filling member 32 is filled in all of the plurality of concave portions 205 of the second surface 202.
  • the outermost surface 101 of the heat flux sensor 10 is flattened by the first filling member 31.
  • the outermost surface 102 of the heat flux sensor 10 is flattened by the second filling member 32.
  • the first filling member 31 constitutes a flattening member for flattening the outermost surface 101 of the heat flux sensor 10.
  • the second filling member 32 constitutes a flattening member for flattening the outermost surface 102 of the heat flux sensor 10.
  • the surface of the first filling member 31 and a part of the first surface 201 constitute the outermost surface 101 of the heat flux sensor 10 on the first surface 201 side.
  • the flatness of the outermost surface 101 is higher than the flatness of the first surface 201 of the main body portion 20.
  • the surface of the second filling member 32 and a part of the second surface 202 constitute the outermost surface 102 of the heat flux sensor 10 on the second surface 202 side.
  • the flatness of the outermost surface 102 is higher than the flatness of the second surface 202 of the main body 20.
  • the heat flux sensor 10 of this embodiment is manufactured by sequentially performing the preparation step S1, the lamination step S2, and the thermocompression bonding step S3, as in the first embodiment.
  • the main body 20 is manufactured as follows.
  • thermoelectric member 26 As shown in FIG. 31A, a first thermoelectric member 26, a second thermoelectric member 27, a first protection member 22A, and a second protection member 23A are prepared.
  • the first and second thermoelectric members 26 and 27 prepared are molded into a predetermined shape.
  • the first and second thermoelectric members 26 and 27 are formed by sintering metal powder.
  • the first and second protective members 22A and 23A are ceramic plates.
  • a first conductor pattern 28 is formed on the surface of the first protective member 22A prepared on the first and second thermoelectric members 26, 27 side.
  • a surface 201 of the first protective member 22A opposite to the first and second thermoelectric members 26 and 27 has an uneven shape having a plurality of recesses 203 and a plurality of protrusions 204.
  • the uneven shape of the surface 201 of the prepared first protective member 22 ⁇ / b> A becomes the uneven shape of the first surface 201 of the main body 20.
  • a second conductor pattern 29 is formed on the surface of the prepared second protective member 23A on the first and second thermoelectric members 26 and 27 side.
  • the surface 202 opposite to the first and second thermoelectric members 26 and 27 side of the second protective member 23 ⁇ / b> A has a concavo-convex shape having a plurality of concave portions 205 and a plurality of convex portions 206.
  • the uneven shape of the surface 202 of the prepared second protective member 23 ⁇ / b> A becomes the uneven shape of the second surface 202 of the main body 20.
  • the first and second thermoelectric members 26 and 27, the first protection member 22A, and the second protection member 23A are laminated to form a laminate.
  • the stacked body is pressurized in the stacking direction.
  • the first and second thermoelectric members 26 and 27 and the first and second conductor patterns 28 and 29 are pressure-bonded.
  • thermocompression bonding step S3 similarly to the first embodiment, the laminated body 220 of the main body 20 and the two sheets 33 and 34 is pressurized while being heated. Thereby, as shown in FIG. 30, the first filling member 31 filled in the concave portion 203 of the first surface 201 and the second filling member 32 filled in the concave portion 205 of the second surface 202 are formed. As a result, the outermost surfaces 101 and 102 of the heat flux sensor 10 are flattened.
  • the heat flux sensor 10 of the present embodiment is manufactured.
  • the heat flux sensor 10 of this embodiment is compared with the heat flux sensor K10 of Comparative Example 2 shown in FIG.
  • the heat flux sensor K10 differs from the heat flux sensor 10 of this embodiment in that the first and second filling members 31 and 32 are not provided. That is, the heat flux sensor K ⁇ b> 10 includes only the main body 20 of the main body 20 and the filling member 30.
  • the first surface 201 of the heat flux sensor K10 is brought into contact with the contact surface M1a of the object to be measured M1.
  • an air layer A2 exists between the heat flux sensor K10 and the DUT M1.
  • the thermal conductivity of air is about 0.0241 W / (m ⁇ K), which is much lower than the above-described members constituting the main body portion 20. For this reason, air inhibits heat conduction.
  • the heat from the object to be measured M1 passes through the heat flux sensor K10, the heat flows while avoiding the air layer A2.
  • thermoelectric members 26 and the plurality of second thermoelectric members 27 that are close to the air layer A2.
  • the way in which heat passes through the heat flux sensor K10 is greatly different from the way in which heat flows inside the object to be measured M1. For this reason, the heat flux from the DUT M1 cannot be measured accurately.
  • the outermost surface 101 of the heat flux sensor 10 on the first surface 201 side is flattened by the first filling member 31.
  • the outermost surface 101 of the heat flux sensor 10 is brought into contact with the contact surface M1a of the object M1 to be measured.
  • the air layer A2 generated between the heat flux sensor 10 and the DUT M1 can be made smaller than in the first comparative example.
  • the way of heat passing through the heat flux sensor 10 can be brought close to the way of heat in the object M1. For this reason, also in this embodiment, the effect similar to 1st Embodiment is acquired.
  • the heat flux sensor 10 of the present embodiment has the following points that only one surface of the main body portion 20 has an uneven shape and that the filling member 31 is formed only on one surface of the main body portion 20. Different from the heat flux sensor 10 of one embodiment. In other words, the heat flux sensor 10 of the present embodiment is obtained by changing the second surface 202 of the main body 20 into a flat shape with respect to the heat flux sensor 10 of the second embodiment.
  • the first surface 201 of the main body 20 has an uneven shape having a plurality of recesses 203 and a plurality of protrusions 204.
  • there are two types of recesses 203 that is, a recess 203 in a portion where the first conductor pattern 28 is present and a recess 203 in a portion where the first conductor pattern 28 is not present.
  • the depth of the concave portion 203 in the portion without the first conductor pattern 28 is deeper than the concave portion 203 in the portion with the first conductor pattern 28.
  • the second surface 202 of the main body 20 is a flat surface.
  • the flatness of the second surface 202 is higher than the flatness of the first surface 201.
  • the upper surface of the main body 20 is the first surface 201.
  • the filling member 31 is filled in the plurality of recesses 203.
  • the filling member 31 corresponds to the first filling member 31 of the first embodiment.
  • the surface of the filling member 31 and a part of the first surface 201 (the surface of the convex portion 204) constitute the outermost surface 101 of the heat flux sensor 10.
  • the flatness of the outermost surface 101 is higher than the flatness of the first surface 201 of the main body 20.
  • the second surface 202 constitutes the outermost surface 102 of the heat flux sensor 10.
  • an insulating base material 21, a first protective member 22, and a second protective member 23 are prepared. These are the same as those shown in FIG. 4A.
  • a laminate 210 is formed.
  • the laminate 210 is the same as that shown in FIG. 4B.
  • the first protective member 22 is disposed on the upper side of the insulating base material 21, and the second protective member 23 is disposed on the lower side of the insulating base material 21.
  • the laminated body 210 is pressurized while being heated in the laminating direction of the laminated body 210. Specifically, as shown in FIGS. 36B and 36C, this pressurization is performed using a pair of press plates 81 and 82 and release films 83 and 84, as in the first embodiment.
  • the buffer material 85 is disposed between the laminate 210 and the release film 83 only on one side of the laminate 210 (that is, the first protective member 22 side).
  • the first protective member 22 is deformed following the uneven shape formed by the first conductor pattern 28 and the insulating base material 21 by the pressurization using the buffer material 85.
  • the press plate 82 on the second protection member 23 side has a flat surface 82a.
  • the second protective member 23 is pressurized by the flat surface 82a. Thereby, the surface of the 2nd protection member 23 becomes a flat shape.
  • the release film is peeled off.
  • the main body 20 is manufactured in which the first surface 201 has an uneven shape and the second surface 202 has a flat shape.
  • thermocompression bonding step S3 the main body 20 and one sheet are stacked in a state where the sheet 33 is stacked on the first surface 201 of the main body 20 and the sheet is not stacked on the second surface 202. 33 stacked bodies 220 are formed.
  • the heat flux sensor 10 of this embodiment is manufactured by thermocompression bonding of the laminate 220. Other processes are the same as those in the first embodiment.
  • the heat flux sensor 10 of the present embodiment is compared with the heat flux sensor L10 of Comparative Example 3 shown in FIG.
  • the heat flux sensor L10 is different from the heat flux sensor 10 of this embodiment in that the filling member 31 is not provided. That is, the heat flux sensor L10 includes only the main body 20 of the main body 20 and the filling member 31 of the present embodiment.
  • the second surface 202 of the heat flux sensor L10 is brought into contact with the contact surface M1a of the object to be measured M1. Further, the first surface 201 of the heat flux sensor L10 is brought into contact with the contact surface M2a of the heat radiation part M2. Thereby, the heat flux between the to-be-measured object M1 and the thermal radiation part M2 is measured.
  • the heat flux sensor L10 has a plurality of recesses 203 on the first surface 201. Due to the recess 203, an air layer A3 exists between the heat flux sensor L10 and the heat radiating part M2. For this reason, when heat flows from the object to be measured M1 toward the heat radiation part M2, the heat flows while avoiding the air layer A3. In other words, the way in which heat passes through the heat flux sensor L10 is different from the way in which heat flows inside the object to be measured M1. For this reason, the heat flux from the DUT M1 cannot be measured accurately.
  • the outermost surface 101 of the heat flux sensor 10 on the first surface 201 side is flattened by the filling member 31.
  • the outermost surface 102 of the heat flux sensor 10 is brought into contact with the contact surface M1a of the measurement object M1. Furthermore, the outermost surface 101 of the heat flux sensor 10 is brought into contact with the contact surface M2a of the heat radiation part M2.
  • the air layer A3 generated between the heat flux sensor 10 and the heat radiation part M2 can be reduced.
  • the heat flow through the heat flux sensor 10 can be made the same as or close to the heat flow in the object M1. For this reason, also in this embodiment, the effect similar to 1st Embodiment is acquired.
  • the heat flux measurement may be changed as follows. That is, the outermost surface 101 flattened by the filling member 31 may be brought into contact with the contact surface M1a of the measurement object M1. You may make the outermost surface 102 contact the contact surface M2a of the thermal radiation part M2.
  • a preparation step S21, a lamination step S22, and a thermocompression bonding step S23 are performed in this order of description.
  • an insulating base 21, a first protective member 22, and a second protective member 23 are prepared. These are the same as those shown in FIG. 4A described in the first embodiment. 41, unlike FIG. 4A, the 1st protection member 22 is arrange
  • the insulating substrate 21, the first protective member 22, and the second protective member 23 are in the form of a film, that is, a sheet.
  • a film form and a sheet form mean a thin state.
  • the film form and the sheet form do not mean the difference in thickness.
  • the insulating base material 21 has one surface 21a and the other surface 21b.
  • the one surface 21a is the upper surface of the insulating base material 21 in FIG.
  • the other surface 21b is the lower surface of the insulating base material 21 in FIG.
  • One surface 21 a of the insulating base material 21 corresponds to the first surface of the insulating base material 21.
  • the other surface 21 b of the insulating base material 21 corresponds to the second surface of the insulating base material 21.
  • the plurality of first thermoelectric members 26 and the plurality of second thermoelectric members 27 are alternately arranged inside the insulating base material 21.
  • Each of the plurality of first thermoelectric members 26 is embedded in each of the plurality of first via holes 24 penetrating the insulating base material 21 in the thickness direction.
  • Each of the plurality of second thermoelectric members 27 is embedded in each of the plurality of second via holes 25 penetrating the insulating base material 21 in the thickness direction.
  • the first protective member 22 has a front surface 22a and a back surface 22b on the opposite side.
  • a plurality of first conductor patterns 28 are formed on the surface 22 a of the first protection member 22.
  • the 2nd protection member 23 has the surface 23a and the back surface 23b on the opposite side.
  • a plurality of second conductor patterns 29 are formed on the surface 23 a of the second protective member 23.
  • a sheet 33 is prepared. This is the same as the tenth embodiment. Note that a material that can flow at the temperature and pressure when forming the main body portion 20 of the heat flux sensor 10 may be used as the filling material constituting the sheet 33. More specifically, as the filling material constituting the sheet 33, a material having a lower softening point compared to the materials constituting each of the insulating base material 21, the first protective member 22, and the second protective member 23 is used. Good.
  • a laminated body 230 in which the insulating base material 21, the first protective member 22, the second protective member 23, and the sheet 33 are laminated is formed.
  • the first protective member 22 is laminated on the one surface 21 a side of the insulating base material 21.
  • the surface 22 a of the first protection member 22 is directed toward the insulating base material 21. Thereby, it is set as the state by which the 1st protection member 22 has been arrange
  • a plurality of first conductor patterns 28 are arranged between the insulating substrate 21 and the first protective member 22. Each of the plurality of first conductor patterns 28 is in contact with the adjacent first thermoelectric member 26 and second thermoelectric member 27 among the plurality of first thermoelectric members 26 and the plurality of second thermoelectric members 27.
  • the sheet 33 is laminated on the back surface 22 b of the first protective member 22. Thereby, it is set as the state where the sheet
  • the second protective member 23 is laminated on the other surface 21b side of the insulating base material 21. At this time, the surface 23 a of the second protective member 23 is directed toward the insulating base material 21. Accordingly, the second protective member 23 is disposed on the other surface 21b side of the insulating base material 21.
  • a plurality of second conductor patterns 29 are arranged between the insulating base material 21 and the second protective member 23. Each of the plurality of second conductor patterns 29 is in contact with the adjacent first thermoelectric member 26 and second thermoelectric member 27 among the plurality of first thermoelectric members 26 and the plurality of second thermoelectric members 27.
  • thermocompression bonding step S23 a pair of press plates 81 and 82 are used as shown in FIG.
  • the laminate 230 is sandwiched between the pair of press plates 81 and 82.
  • the press plate 81 on the sheet 33 side has a flat surface 81a. This flat surface 81 a is pressed against the sheet 33. Therefore, the press plate 81 on the sheet 33 side is a pressing member pressed against the sheet 33.
  • the press plate 82 on the second protection member 23 side has a flat surface 82a.
  • the flat surface 82 a is pressed against the second protective member 23. Therefore, the press plate 82 on the second protection member 23 side is a pressing member that is pressed against the second protection member 23.
  • Release films 83 and 84 are disposed between the laminate 230 and each of the pair of press plates 81 and 82.
  • pressurization is performed while heating the stacked body 230 in the stacking direction of the stacked body 230.
  • the heating temperature is a temperature lower than the softening point of each of the insulating base material 21, the first protective member 22, and the second protective member 23, and higher than the softening point of the sheet 33.
  • the heat flux sensor 10 shown in FIG. 44 has the same structure as the heat flux sensor 10 of the tenth embodiment.
  • the sheet 33 softens and flows.
  • the sheet 33 functions as a cushioning material.
  • the 1st protection member 22 tracks and follows the uneven
  • the back surface 22 b of the first protection member 22 has an uneven shape having a plurality of recesses 203 and a plurality of protrusions 204.
  • the back surface 22b of the first protective member 22 is the surface of the first protective member 22 opposite to the insulating base material 21 side.
  • the back surface 22b of the first protective member 22 constitutes the first surface 201 of the main body 20 shown in FIG.
  • Each of the plurality of recesses 203 is formed at a position of the first protective member 22 that faces a portion of the insulating base material 21 where the first thermoelectric member 26 and the second thermoelectric member 27 are not disposed.
  • the filling member 31 filled in each of the plurality of recesses 203 is formed by the sheet 33 flowing. At this time, the filling member 31 is formed inside the concave portion 203 excluding the top portion of the convex portion 204 in the back surface 22 b of the first protective member 22.
  • the flat surface 81 a of the press plate 81 on the sheet 33 side is pressed against the sheet 33.
  • the outermost surface 101 of the heat flux sensor 10 constituted by the front surface of the filling member 31 and the back surface 22b of the first protective member 22 is flattened.
  • the flatness of the outermost surface 101 of the heat flux sensor 10 constituted by the front surface of the filling member 31 and the back surface 22b of the first protection member 22 is higher than the flatness of the back surface 22b of the first protection member 22.
  • the flat surface 82 a of the press plate 82 on the second protection member 23 side is pressed against the second protection member 23.
  • the back surface 23b of the second protective member 23 has a flat shape. That is, the outermost surface 102 of the heat flux sensor 10 constituted by the back surface 23b of the second protective member 23 is flattened.
  • the insulating base material 21, the first protective member 22, the second protective member 23, and the sheet 33 are pressed together while being heated. Also by this, the heat flux sensor 10 having the same structure as that of the tenth embodiment can be manufactured.
  • thermocompression bonding step S23 thermocompression bonding can be performed without using a buffer material.
  • the heat flux sensor 10 of the first embodiment is manufactured by a method of manufacturing the heat flux sensor 10 similar to the eleventh embodiment.
  • the manufacturing method of the heat flux sensor 10 of the eleventh embodiment is changed as follows.
  • the insulating base 21, the first protective member 22, the second protective member 23, and the first sheet 33 are prepared. Further, a second sheet 34 is prepared.
  • the first sheet 33 corresponds to the sheet 33 of the eleventh embodiment.
  • the second sheet 34 is a sheet-like filling material that becomes the second filling member 32 after the thermocompression bonding step S23.
  • As the filling material constituting the second sheet 34 a material that can flow at the temperature and pressure when forming the main body portion 20 of the heat flux sensor 10 is used as in the first sheet 33.
  • the insulating base material 21, the first protection member 22, the second protection member 23, and the first sheet 33 are laminated as in the formation of the laminate 230 of the eleventh embodiment.
  • the second sheet 34 is laminated on the back surface 23 b of the second protective member 23. Thereby, it is set as the state by which the 2nd sheet
  • FIG. Release films 83 and 84 are disposed between the laminate 240 and each of the pair of press plates 81 and 82.
  • the laminate 240 is sandwiched between a pair of press plates 81 and 82 as shown in FIG. As shown in FIG. 47, the laminated body 240 is pressurized while heating in the laminating direction of the laminated body 240. Thereby, the insulating base material 21, the 1st protection member 22, and the 2nd protection member 23 are integrated.
  • the release films 83 and 84 are peeled off. In this way, the heat flux sensor 10 shown in FIG. 48 is manufactured.
  • the first sheet 33 softens and flows. For this reason, as shown in FIG. 47, the outermost surface 101 of the heat flux sensor 10 constituted by the surface of the first filling member 31 and the back surface 22b of the first protective member 22 is flattened.
  • the second sheet 34 softens and flows. Thereby, the second sheet 34 functions as a cushioning material. For this reason, the second protective member 23 is deformed following the uneven shape formed by the second conductor pattern 29 and the insulating base material 21.
  • the back surface 23 b of the second protective member 23 has an uneven shape having a plurality of concave portions 205 and a plurality of convex portions 206.
  • the back surface 23b of the second protective member 23 is the surface of the second protective member 23 opposite to the insulating base material 21 side.
  • the back surface 23b of the second protective member 23 constitutes the second surface 202 of the main body 20 shown in FIG.
  • Each of the plurality of recesses 205 is formed at a position of the second protective member 23 that faces a portion of the insulating base material 21 where the first thermoelectric member 26 and the second thermoelectric member 27 are not disposed.
  • the second filling member 32 filled in each of the plurality of recesses 205 is formed.
  • the second filling member 32 is formed inside the concave portion 205 excluding the top of the convex portion 206 in the back surface 23 b of the second protective member 23.
  • the flat surface 82 a of the press plate 82 on the second sheet 34 side is pressed against the second sheet 34.
  • the outermost surface 102 of the heat flux sensor 10 constituted by the surface of the second filling member 32 and the back surface 23b of the second protective member 23 is flattened.
  • the flatness of the outermost surface 102 of the heat flux sensor 10 constituted by the surface of the second filling member 32 and the back surface 23b of the second protection member 23 is higher than the flatness of the back surface 23b of the second protection member 23.
  • the filling member 30 is filled in all of the plurality of recesses 203 of the first surface 201, but the present invention is not limited to this. It is only necessary that at least one of the plurality of recesses 203 is filled with the filling member 30. In this case, the same effect as the first embodiment can be obtained.
  • the first filling member 31 is formed in the concave portion 203 excluding the surface of the convex portion 204 in the first surface 201, but the present invention is not limited to this.
  • the first filling member 31 may be formed on the surface of the convex portion 204. That is, the first filling member 31 may be formed over the entire first surface 201. In this case, the surface of the first filling member 31 constitutes the entire outermost surface 101 of the heat flux sensor 10. The same applies to the second and tenth embodiments.
  • the filling member 30 is made of a thermoplastic resin, but is not limited thereto.
  • the filling member 30 should just be comprised with the other material whose heat conductivity is higher than air.
  • the filling member 30 may be made of a resin other than the thermoplastic resin.
  • other resins include thermosetting resins such as epoxy resins.
  • thermosetting resins such as epoxy resins.
  • the filling member 30 can be formed.
  • the A stage-shaped thermosetting resin is filled in the recess 203 by screen printing. Thereafter, the thermosetting resin is cured. In this way, the filling member 30 may be formed.
  • the filling member 30 is not limited to the case where the filling member 30 is composed only of resin.
  • the filling member 30 may be composed of a composite material of resin and a material other than resin.
  • a material other than the resin it is preferable to use a material having higher thermal conductivity than the resin. Examples of such a material include carbon powder and carbon fiber.
  • the filling member 30 may be made of a material other than resin.
  • An example of such a material is a metal paste in which a metal powder is made into a paste.
  • the material constituting the filling member is not limited as in the filling member 30.
  • the plate member 50 is made of metal, but the present invention is not limited to this.
  • the plate-like member 50 may be composed of a composite material of metal and another material other than metal.
  • the filling member 60 is made of a thermoplastic resin, but is not limited thereto.
  • the filling member 60 may be made of a resin other than the thermoplastic resin.
  • other resins include thermosetting resins such as epoxy resins.
  • thermosetting resins such as epoxy resins.
  • the sheet 61 described in the fourth embodiment a sheet composed of a B-stage thermosetting resin is used. Thereby, the filling member 60 can be formed. Even in this case, the main body 20 and the plate-like member 50 can be bonded by the filling member 60.
  • the filling member 60 is not limited to the case where it is comprised only with resin.
  • the filling member 60 may be composed of a composite material of resin and a material other than resin. As a material other than the resin, it is preferable to use a material having a higher thermal conductivity than the resin.
  • the plate-like member 50A is made of metal, but is not limited to this.
  • the plate-like member 50A may be made of a composite material of a metal and a material other than the metal.
  • the plate-like member 50A may be made of a material other than a metal such as ceramics.
  • the filling member 70 is made of a thermoplastic resin, but is not limited thereto.
  • the filling member 60 may be made of a resin other than the thermoplastic resin.
  • other resins include thermosetting resins such as epoxy resins.
  • a sheet made of a B-stage thermosetting resin is used as the sheet 71 described in the fifth embodiment.
  • the filling member 70 can be formed.
  • the filling member 70 is not limited to the case where it is comprised only with resin.
  • the filling member 70 may be composed of a composite material of resin and a material other than resin. As a material other than the resin, it is preferable to use a material having a higher thermal conductivity than the resin.
  • the second surface 202 of the main body 20 has an uneven shape.
  • the second surface 202 has a flat shape. Also good.
  • the plurality of first conductor patterns 28 are formed on the surface 22a of the prepared first protection member 22 in the preparation step S21.
  • a plurality of second conductor patterns 29 were formed on the surface 23 a of the prepared second protective member 23.
  • one or both of the plurality of first conductor patterns 28 and the plurality of second conductor patterns 29 may be formed on the prepared insulating base material 21.
  • the first protective member 22 is placed on the one surface 21a side of the insulating base material 21 in the stacking step S22. Thereby, it can be set as the state by which the some 1st conductor pattern 28 was arrange
  • the second protective member 23 is placed on the other surface 21b side of the insulating base material 21. Thereby, a plurality of second conductor patterns 29 can be arranged between the insulating base material 21 and the second protective member 23.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed within the scope described in the claims, and includes various modifications and modifications within the equivalent range. Further, the above embodiments are not irrelevant to each other, and can be combined as appropriate unless the combination is clearly impossible. In each of the above-described embodiments, it is needless to say that elements constituting the embodiment are not necessarily essential unless explicitly stated as essential and clearly considered essential in principle. Yes. Further, in each of the above embodiments, when numerical values such as the number, numerical value, quantity, range, etc. of the constituent elements of the embodiment are mentioned, it is clearly limited to a specific number when clearly indicated as essential and in principle. The number is not limited to the specific number except for the case.
  • a heat flux sensor is provided with a main-body part and a planarization member.
  • the flattening member is filled in at least one of the plurality of recesses.
  • the surface of the flattening member constitutes at least a part of the outermost surface.
  • the flatness of the outermost surface is higher than the flatness of the first surface.
  • the surface of the flattening member and a part of the first surface constitute the outermost surface.
  • Such a specific configuration can be adopted.
  • the planarizing member is made of at least a resin. Such a specific configuration can be adopted.
  • the main body is made of at least a resin.
  • the planarizing member is made of a material having a higher thermal conductivity than the resin and has a plate-like member that is plate-shaped.
  • the plate-like member has one surface and the other surface on the opposite side.
  • the plate-like member is laminated on the first surface side of the main body portion with one surface facing the first surface. A part of the plate member is filled in the recess. The other surface constitutes the outermost surface.
  • Such a specific configuration can be adopted.
  • the planarizing member further has a filling member.
  • This filling member is filled with a gap between a part of the plate-like member and the main body portion inside the recess and is made of a material having a higher thermal conductivity than air. Thereby, compared with the case where the filling member is not filled, the heat flux can be measured more accurately.
  • the main body is made of at least a resin.
  • the flattening member is made of a material having a higher thermal conductivity than that of the resin, and includes a plate-like plate-like member and a filling member made of a material different from the plate-like member.
  • the plate-like member has one surface and the other surface on the opposite side.
  • the plate-like member is laminated on the first surface side of the main body portion with one surface facing the first surface, and the other surface forms the outermost surface.
  • the filling member is filled in the recess. Such a specific configuration can be adopted.
  • the plate-like member is made of at least a metal. Such a specific configuration can be adopted.
  • the method of manufacturing the heat flux sensor including the main body portion that detects the heat flux has the following configuration requirements.
  • the main body has a first surface and a second surface opposite to the first surface, and the first surface has an uneven shape having a plurality of concave portions and a plurality of convex portions.
  • the manufacturing method of a heat flux sensor includes preparing a main body portion and a filling material, and pressing a pressing member against the filling material in a state where the filling material is disposed on the first surface side of the main body portion. In pressing, the flat member is pressed against the filling material using a pressing member having a flat surface with a higher flatness than the first surface.
  • the heat flux sensor of the 1st viewpoint can be manufactured.
  • the preparation at least a sheet-like filling material made of resin is prepared.
  • the filling material is heated and fluidized to fill the recess with the filling material. Specifically, it can be manufactured in this way.
  • the method of manufacturing the heat flux sensor including the main body portion that detects the heat flux includes the following configuration requirements.
  • the main body has a first surface and a second surface opposite to the first surface, and the first surface has an uneven shape having a plurality of concave portions and a plurality of convex portions.
  • the manufacturing method of the heat flux sensor includes preparing a main body portion and a plate-like member that has a plate shape and has one surface and the other surface on the opposite side.
  • the manufacturing method further includes forming a laminate by laminating a plate-like member on the first surface side of the main body with one surface facing the first surface, and forming the laminate in the stacking direction of the laminate. Pressurizing.
  • a plate-shaped member having a concavo-convex shape with one surface having a plurality of concave portions and a plurality of convex portions is prepared.
  • the density of the plurality of concave portions and the plurality of convex portions on one surface is higher than the density on the first surface.
  • the flatness of the other surface is higher than the flatness of the first surface.
  • the heat flux sensor of the 4th viewpoint can be manufactured.
  • a sheet-like filling material made of at least resin is further prepared.
  • positioned the filler material between a main-body part and a plate-shaped member is formed.
  • the filling material is heated and fluidized to fill the gap between the part of the plate-like member and the main body inside the recess, thereby forming a filling member made of the filling material. To do.
  • the filling member it is preferable to form the filling member in this way. Thereby, compared with the case where the filling member is not filled, the heat flux can be measured more accurately. Further, the main body portion and the plate-like member can be bonded by the filling member.
  • a method for manufacturing a heat flux sensor including a main body portion that detects a heat flux has the following configuration requirements.
  • the main body has a first surface and a second surface opposite to the first surface, and the first surface has an uneven shape having a plurality of concave portions and a plurality of convex portions.
  • the manufacturing method of the heat flux sensor includes preparing a main body, a plate-like member having one surface and the other surface on the opposite side, and a filling material different from the plate-like member.
  • the manufacturing method further includes forming a laminate by laminating a plate-like member on the first surface side of the main body with one surface facing the first surface, and forming the laminate in the stacking direction of the laminate.
  • a plate-like member is prepared in which the flatness of the other surface is higher than the flatness of the first surface.
  • positioned the filler material between a main-body part and a plate-shaped member is formed.
  • at least one recess of the plurality of recesses is filled to form a filling member made of a filling material.
  • the heat flux sensor according to the sixth aspect can be manufactured.

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Abstract

熱流束センサ10は、熱流束を検出する本体部20と、充填部材30とを備える。本体部20は、第1面201を有する。第1面201は、複数の凹部203と複数の凸部204とを有する凹凸形状である。充填部材30は、複数の凹部203に充填されている。充填部材30の表面が、熱流束センサ10の最表面101の一部を構成している。熱流束センサ10の最表面101の平坦度は、本体部20の第1面201の平坦度よりも高くなっている。

Description

熱流束センサおよびその製造方法 関連出願の相互参照
 本出願は、2016年7月12日に出願された日本出願番号2016-137608号および2017年5月22日に出願された日本出願番号2017-101012号に基づくものであって、その優先権の利益を主張するものであり、その特許出願のすべての内容が、参照により本明細書に組み入れられる。
 本開示は、熱流束センサおよびその製造方法に関する。
 特許文献1に、熱流束センサとして利用可能な熱電変換装置が開示されている。この熱電変換装置は、絶縁基材と、表面保護部材と、裏面保護部材とを備えている。絶縁基材、表面保護部材および裏面保護部材は、熱可塑性樹脂で構成されている。絶縁基材には、その厚さ方向に貫通する複数の第1、第2ビアホールが形成されている。第1、第2ビアホールに互いに異なる熱電材料で構成された第1、第2熱電部材が埋め込まれている。複数の第1、第2熱電部材は、表面保護部材に形成された表面導体パターンと、裏面保護部材に形成された裏面導体パターンとによって、交互に直列に接続されている。
 この熱電変換装置は、次のようにして製造される。第1、第2熱電部材が形成された絶縁基材と、表面導体パターンが形成された表面保護部材と、裏面導体パターンが形成された裏面保護部材との積層体を形成する。この積層体を加熱しながら加圧する。これにより、絶縁基材と、表面保護部材と、裏面保護部材とが一体化される。
特開2014-7376号公報
 上記した熱電変換装置では、表面導体パターンおよび裏面導体パターンは、絶縁基材の表面および裏面に部分的に存在する。このため、上記した熱電変換装置で構成される熱流束センサを製造したとき、その最表面が複数の凹部と複数の凸部を有する凹凸形状となる場合がある。
 この場合、熱流束センサの最表面を被測定物に接触させて熱流束を測定するときに、凹部によって、熱流束センサと被測定物との間に空気層が生じてしまう。空気の熱伝導率は低い。このため、被測定物からの熱が熱流束センサを通過する際に、空気層を避けて熱が通過する。すなわち、熱流束センサを通過する熱の流れ方が、被測定物の内部における熱の流れ方と異なる。このように、凹部の影響によって、被測定物からの熱流束を正確に測定できない。宇宙空間などの真空中では、凹部の内部に空気も存在しない。このため、凹部の内部の熱伝導率が0となる。したがって、熱流束の測定に対する凹部の影響が特に大きくなる。
 なお、この課題は、熱流束センサが上記した熱電変換装置の構造を有する場合に限られない。熱流束センサが他の構造を有する場合であって、熱流束センサの最表面が凹凸形状である場合においても、この課題が生じる。
 本開示は、熱流束の測定に対する凹部の影響を小さくできる熱流束センサを提供することを目的とする。
 本発明の第一の態様において、
 熱流束を検出する熱流束センサは、
 第1面と、第1面の反対側の第2面とを有し、第1面が複数の凹部と複数の凸部とを有する凹凸形状であり、熱流束を検出する本体部と、
 本体部の第1面側に配置され、空気よりも熱伝導率が高い材料で構成され、第1面側の熱流束センサの最表面を平坦化するための平坦化部材とを備える。
 平坦化部材は、複数の凹部の少なくとも1つの凹部に充填されている。
 平坦化部材の表面が熱流束センサの最表面の少なくとも一部を構成している。
 最表面の平坦度は、第1面の平坦度よりも高くなっている。
 これによれば、平坦化部材が凹部に充填されている。さらに、平坦化部材によって熱流束センサの最表面が第1面よりも平坦となっている。このため、熱流束センサの最表面を被測定物に接触させて熱流束を測定するときに、平坦化部材を有していない場合と比較して、熱流束センサと被測定物との間に生じる空気層を小さくすることができる。または、熱流束センサと被測定物との間に空気層を生じさせないようにすることができる。よって、熱流束の測定に対する凹部の影響を小さくすることができる。
 また、本発明の第一の態様において
 第1面と、第1面の反対側の第2面とを有し、第1面が複数の凹部と複数の凸部とを有する凹凸形状であり、熱流束を検出する本体部を備える熱流束センサの製造方法は、
 本体部と、空気よりも熱伝導率が高い充填材料とを用意することと、
 本体部の第1面側に充填材料を配置した状態で、押し当て部材を材料に押し当てることとを含む。
 押し当てることにおいては、押し当て部材として、第1面と比較して平坦度が高い平坦面を有するものを用いて、平坦面を充填材料に押し当てることにより、複数の凹部の少なくとも1つの凹部に充填され、充填材料で構成された充填部材を形成するとともに、少なくとも充填部材の表面によって構成される熱流束センサの最表面の平坦度を第1面の平坦度よりも高くする。
 これによれば、本体部の凹部に充填された平坦化部材を備え、平坦化部材によって熱流束センサの最表面が第1面よりも平坦とされた熱流束センサを製造することができる。
 また、本発明の第一の態様において、
 第1面と、第1面の反対側の第2面とを有し、第1面が複数の凹部と複数の凸部とを有する凹凸形状であり、熱流束を検出する本体部を備える熱流束センサの製造方法は、
 少なくとも樹脂で構成された本体部と、板状であって、一面とその反対側の他面とを有し、本体部を構成する樹脂よりも熱伝導率が高い材料で構成された板状部材とを用意することと、
 一面を第1面の方に向けて、本体部の第1面側に板状部材を積層して積層体を形成することと、
 積層体の積層方向に積層体を加圧することとを含む。
 用意することにおいては、板状部材として、一面が複数の凹部と複数の凸部とを有する凹凸形状であり、一面における複数の凹部および複数の凸部の密度が第1面における密度と比較して高く、他面の平坦度が第1面の平坦度と比較して高いものを用意する。
 加圧することにおいては、第1面の凹凸形状に追従するように一面の複数の凸部を変形させることにより、板状部材の一部を第1面の複数の凹部の少なくとも1つの凹部に充填させる。
 これによれば、本体部の凹部に充填された平坦化部材を備え、平坦化部材によって熱流束センサの最表面が第1面よりも平坦とされた熱流束センサを製造することができる。この熱流束センサは、以下の構成を有する。平坦化部材は、板状である板状部材を有する。板状部材は、一面とその反対側の他面とを有し、一面が第1面の方を向いて本体部の第1面側に積層されている。板状部材の一部が凹部に充填されている。板状部材の他面が最表面を構成している。
 また、本発明の第一の態様において、
 第1面と、第1面の反対側の第2面とを有し、第1面が複数の凹部と複数の凸部とを有する凹凸形状であり、熱流束を検出する本体部を備える熱流束センサの製造方法は、
 少なくとも樹脂で構成された本体部と、板状であって、一面とその反対側の他面とを有し、本体部を構成する樹脂よりも熱伝導率が高い材料で構成された板状部材と、空気よりも熱伝導率が高く、板状部材と異なる充填材料とを用意することと、
 一面を第1面の方に向けて、本体部の第1面側に板状部材を積層して積層体を形成することと、
 積層体の積層方向に積層体を加熱しながら加圧することとを含む。
 用意することにおいては、他面の平坦度が第1面の平坦度と比較して高い板状部材を用意する。
 積層体を形成することにおいては、本体部と板状部材の間に充填材料を配置した状態の積層体を形成する。
 加圧することにおいては、複数の凹部の少なくとも1つの凹部に充填され、充填材料で構成された充填部材を形成する。
 これによれば、本体部の凹部に充填された平坦化部材を備え、平坦化部材によって熱流束センサの最表面が第1面よりも平坦とされた熱流束センサを製造することができる。この熱流束センサは、以下の構成を有する。平坦化部材は、板状である板状部材と、板状部材と異なる材料で構成された充填部材とを有する。板状部材は、一面とその反対側の他面とを有し、一面が第1面の方を向いて本体部の第1面側に積層され、他面が最表面を構成している。充填部材は、凹部に充填されている。
 また、本発明の第一の態様において、
 熱流束センサの製造方法は、
 シート状の絶縁基材と、シート状の第1保護部材と、シート状の第2保護部材と、シート状の充填材料とを用意することと、
 絶縁基材と、第1保護部材と、第2保護部材と、充填材料とが積層された積層体を形成することと、
 積層体を加熱しながら加圧することにより、絶縁基材と、第1保護部材と、第2保護部材とを一体化させることとを含む。
 用意することにおいては、
 絶縁基材として、第1面とその反対側の第2面とを有し、絶縁基材の内部に、複数の第1熱電部材のそれぞれと、複数の第2熱電部材のそれぞれとが、交互に配置されたものを用意する。
 充填材料として、空気よりも熱伝導率が高いものを用意する。
 積層体を形成することにおいては、
 絶縁基材の第1面側に、第1保護部材が配置され、
 絶縁基材と第1保護部材との間に、複数の第1導体パターンが配置され、
 複数の第1導体パターンのそれぞれが、複数の第1熱電部材と複数の第2熱電部材とのうち隣り合う第1熱電部材と第2熱電部材とに接触した状態とする。
 第1保護部材の絶縁基材側とは反対側に、充填材料が配置される。
 また、絶縁基材の第2面側に、第2保護部材が配置され、
 絶縁基材と第2保護部材との間に、複数の第2導体パターンが配置され、
 複数の第2導体パターンのそれぞれが、複数の第1熱電部材と複数の第2熱電部材とのうち隣り合う第1熱電部材と第2熱電部材とに接触した状態とする。
 加圧することにおいては、
 平坦面を有する押し当て部材を用いて、平坦面を充填材料に押し当てることにより、充填材料を流動させ、かつ、第1保護部材を変形させて、第1保護部材のうち絶縁基材側とは反対側の表面を、複数の凹部と複数の凸部とを有する凹凸形状とする。同時に、充填材料を流動させて、複数の凹部のうち少なくとも1つの凹部に充填された充填部材を形成し、少なくとも充填部材の表面によって構成される熱流束センサの最表面の平坦度を、第1保護部材のうち絶縁基材側とは反対側の表面の平坦度よりも高くする。
 これによれば、熱流束センサの最表面が平坦である熱流束センサを製造することができる。
第1実施形態における熱流束センサの断面図である。 第1実施形態における熱流束センサの製造工程を示すフローチャートである。 図2中の熱圧着工程における各部材の配置を説明するための断面図である。 第1実施形態における本体部の製造工程を示す断面図である。 図4Aに続く本体部の製造工程を示す断面図であって、加圧時の各部材の配置を示す図である。 図4Bに続く本体部の製造工程を示す断面図であって、加圧中の状態を示す図である。 図4Cに示す本体部の製造工程後の本体部の断面図である。 被測定物に設置された状態における比較例1の熱流束センサの断面図であって、被測定物からの熱流を模式的に示す図である。 被測定物に設置された状態における第1実施形態の熱流束センサの断面図であって、被測定物からの熱流を模式的に示す図である。 被測定物に設置された状態における第1実施形態の熱流束センサの断面図であって、被測定物からの熱流を模式的に示す図である。 第2実施形態における熱流束センサの断面図である。 第2実施形態の熱圧着工程における各部材の配置を示す断面図である。 第3実施形態における熱流束センサの断面図である。 第3実施形態における熱流束センサの製造工程を示すフローチャートである。 図11中の圧着工程における各部材の配置を示す断面図である。 図11中の圧着工程における熱流束センサの断面図である。 被測定物に設置された状態における第3実施形態の熱流束センサの断面図であって、被測定物からの熱流を模式的に示す図である。 第4実施形態における熱流束センサの断面図である。 図15A中の領域XVBの拡大図である。 第4実施形態の圧着工程における各部材の配置を示す断面図である。 第5実施形態における熱流束センサの断面図である。 第5実施形態の圧着工程における各部材の配置を示す断面図である。 被測定物に設置された状態における第5実施形態の熱流束センサの断面図であって、被測定物からの熱流を模式的に示す図である。 第6実施形態における熱流束センサの断面図である。 第6実施形態の圧着工程における各部材の配置を示す断面図である。 被測定物に設置された状態における第6実施形態の熱流束センサの断面図であって、被測定物からの熱流を模式的に示す図である。 被測定物に設置された状態における第6実施形態の熱流束センサの断面図であって、被測定物からの熱流を模式的に示す図である。 第7実施形態における熱流束センサの断面図である。 図24A中の領域XXIVBの拡大図である。 第7実施形態の圧着工程における各部材の配置を示す断面図である。 第8実施形態における熱流束センサの断面図である。 第8実施形態の圧着工程における各部材の配置を示す断面図である。 被測定物に設置された状態における第8実施形態の熱流束センサの断面図であって、被測定物からの熱流を模式的に示す図である。 被測定物に設置された状態における第8実施形態の熱流束センサの断面図であって、被測定物からの熱流を模式的に示す図である。 第9実施形態における熱流束センサの断面図である。 第9実施形態における本体部の製造工程を示す断面図である。 図31Aに続く本体部の製造工程を示す断面図である。 第9実施形態の熱圧着工程における各部材の配置を示す断面図である。 被測定物に設置された状態における比較例2の熱流束センサの断面図であって、被測定物からの熱流を模式的に示す図である。 被測定物に設置された状態における第9実施形態の熱流束センサの断面図であって、被測定物からの熱流を模式的に示す図である。 第10実施形態における熱流束センサの断面図である。 第10実施形態における本体部の製造工程を示す断面図である。 図36Aに続く本体部の製造工程を示す断面図であって、加圧時の各部材の配置を示す図である。 図36Bに続く本体部の製造工程を示す断面図であって、加圧中の状態を示す図である。 図36Cに示す本体部の製造工程後の本体部の断面図である。 第10実施形態の熱流束センサの製造工程を示す断面図であって、熱圧着工程における各部材の配置を示す図である。 被測定物に設置された状態における比較例3の熱流束センサの断面図であって、被測定物からの熱流を模式的に示す図である。 被測定物に設置された状態における第10実施形態の熱流束センサの断面図であって、被測定物からの熱流を模式的に示す図である。 第11実施形態における熱流束センサの製造工程を示すフローチャートである。 第11実施形態における熱流束センサの製造工程を示す断面図である。 図41に続く熱流束センサの製造工程を示す断面図であって、加圧時の各部材の配置を示す図である。 図42に続く熱流束センサの製造工程を示す断面図であって、加圧中の状態を示す図である。 図43に示す製造工程後の熱流束センサの断面図である。 第12実施形態における熱流束センサの製造工程を示す断面図である。 図45に続く熱流束センサの製造工程を示す断面図であって、加圧時の各部材の配置を示す図である。 図46に続く熱流束センサの製造工程を示す断面図であって、加圧中の状態を示す図である。 図47に示す製造工程後の熱流束センサの断面図である。
 以下、本発明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する。
 (第1実施形態)
 図1に示すように、本実施形態の熱流束センサ10は、熱流束を検出する本体部20と、充填部材30とを備える。本実施形態では、充填部材30のうち後述する第1充填部材31が、熱流束センサ10の最表面101を平坦化するための平坦化部材を構成している。
 本体部20は、板形状である。本体部20は、第1面201と、第1面201の反対側の第2面202とを有する。第1面201は、複数の凹部203と複数の凸部204とを有する凹凸形状である。第2面202も、複数の凹部205と複数の凸部206とを有する凹凸形状である。
 本体部20は、絶縁基材21と、第1保護部材22と、第2保護部材23とを備える。
 絶縁基材21、第1保護部材22および第2保護部材23は、フィルム状であって、熱可塑性樹脂で構成されている。このため、本体部20は、可撓性を有する。絶縁基材21、第1保護部材22および第2保護部材23は、熱可塑性樹脂以外の可撓性を有する樹脂材料で構成されていてもよい。
 絶縁基材21は、一面21aとその反対側の他面21bとを有する。絶縁基材21は、その厚さ方向に貫通する複数の第1、第2ビアホール24、25が形成されている。第1、第2ビアホール24、25に互いに異なる熱電材料で構成された第1、第2熱電部材26、27が埋め込まれている。本実施形態では、第1熱電部材26はP型半導体材料で構成されている。第2熱電部材27はN型半導体材料で構成されている。
 絶縁基材21の一面21aに、複数の第1導体パターン28が形成されている。第1導体パターン28は、隣り合う第1熱電部材26と第2熱電部材27とを接続している。第1導体パターン28は、第1熱電部材26と第2熱電部材27の一方の接続部を構成している。絶縁基材21の他面21bに、複数の第2導体パターン29が形成されている。第2導体パターン29は、隣り合う第1熱電部材26と第2熱電部材27とを接続している。第2導体パターン29は、第1熱電部材26と第2熱電部材27の他方の接続部を構成している。第1導体パターン28と第2導体パターン29とによって、第1熱電部材26と第2熱電部材27とが交互に直列に接続されている。
 第1保護部材22は、絶縁基材21の一面21a側に積層されている。第1保護部材22は、第1導体パターン28を覆っている。第1保護部材22の絶縁基材21側とは反対側の表面が本体部20の第1面201を構成している。
 第2保護部材23は、絶縁基材21の他面21b側に積層されている。第2保護部材23は、第2導体パターン29を覆っている。第2保護部材23の絶縁基材21側とは反対側の表面が本体部20の第2面202を構成している。
 本体部20の第1面201から第2面202に向かう方向にて、熱流束が本体部20を通過する。このとき、本体部20の一面21a側と他面21b側に温度差が生じる。すなわち、第1、第2熱電部材26、27の一方の接続部と他方の接続部に温度差が生じる。その結果、ゼーベック効果によって第1、第2熱電部材26、27に熱起電力が発生する。本体部20は、この熱起電力、具体的には、電圧をセンサ信号として出力する。
 充填部材30は、第1面201側の第1充填部材31と、第2面202側の第2充填部材32とを有する。第1充填部材31は、第1面201の複数の凹部203の全部に充填されている。第2充填部材32は、第2面202の複数の凹部205の全部に充填されている。充填部材30は、熱可塑性樹脂で構成されている。熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリエーテルイミド、ポリイミド等が挙げられる。ポリエチレンの熱伝導率は、0.41W/(m・K)である。ポリエーテルイミドの熱伝導率は、0.22W/(m・K)である。ポリイミドの熱伝導率は、0.28-0.34W/(m・K)である。空気の熱伝導率は、0.0241W/(m・K)である。このように、熱可塑性樹脂は、空気よりも熱伝導率が高い。
 また、熱可塑性樹脂としては、本体部20を構成する樹脂の耐熱温度よりも軟化点が低いものが用いられる。具体的には、絶縁基材21、第1保護部材22および第2保護部材23は、熱可塑性のポリイミドで構成される。このとき、充填部材30は、ポリエーテルイミドで構成される。熱可塑性のポリイミドの耐熱温度は、300℃よりも高い。耐熱温度は、樹脂成形体が変形および変質しない温度である。ポリエーテルイミドの軟化点は、熱可塑性のポリイミドの耐熱温度よりも低い210℃付近である。
 本実施形態では、第1充填部材31の表面と第1面201の一部(凸部204の表面)とが、第1面201側の熱流束センサ10の最表面101を構成している。この最表面101の平坦度は、本体部20の第1面201の平坦度よりも高くなっている。ここでいう平坦度とは、平面度または平滑度と同義である。面の平坦度が高いとは、面に基準平面を当てたときに、面と基準平面との間に形成される隙間が小さいことを意味する。
 同様に、第2充填部材32の表面と第2面202の一部(凸部206の表面)とが、第2面202側の熱流束センサ10の最表面102を構成している。この最表面102の平坦度は、本体部20の第2面202の平坦度よりも高くなっている。
 次に、本実施形態の熱流束センサ10の製造方法について説明する。
 図2に示すように、用意工程S1と、積層工程S2と、熱圧着工程S3とがこの記載順に行われる。
 用意工程S1では、図3に示すように、本体部20と、第1シート33と、第2シート34とを用意する。
 用意される本体部20は、第1面201および第2面202がそれぞれ、複数の凹部203、205と複数の凸部204、206とを有する凹凸形状である。ここで、本体部20は、次のようにして製造される。
 図4Aに示すように、絶縁基材21と、第1保護部材22と、第2保護部材23とを用意する。絶縁基材21、第1保護部材22および第2保護部材23は、熱可塑性のポリイミドで構成されている。絶縁基材21は、第1、第2ビアホール24、25に第1、第2熱電部材26、27が埋め込まれている。第1保護部材22は、絶縁基材21側の表面22aに第1導体パターン28が形成されている。第2保護部材23は、絶縁基材21側の表面23aに第2導体パターン29が形成されている。
 続いて、図4Bに示すように、積層体210を形成する。すなわち、絶縁基材21の一面21a側に第1保護部材22を積層する。このとき、第1導体パターン28を第1、第2熱電部材26、27に接触させる。絶縁基材21の他面21b側に第2保護部材23を積層する。このとき、第2導体パターン29を第1、第2熱電部材26、27に接触させる。
 続いて、図4Bに示す積層体210の積層方向に積層体210を加熱しながら加圧する。これにより、図4Cに示すように、絶縁基材21と、第1保護部材22と、第2保護部材23とが一体化し、本体部20が形成される。
 具体的には、図4B、4Cに示すように、この加圧は、一対のプレス板81、82に積層体210を挟むことで行われる。このとき、積層体210と一対のプレス板81、82のそれぞれとの間に離型フィルム83、84が配置された状態とされる。さらに、積層体210の両面側において、積層体210と離型フィルム83、84のとの間に緩衝材85、86が配置された状態とされる。
 緩衝材85、86は、第1保護部材22および第2保護部材23への加圧を補助する加圧補助部材である。すなわち、緩衝材85、86は、プレス板81、82からの圧力を分散させて第1保護部材22および第2保護部材23を加圧するための部材である。緩衝材85、86は、第1保護部材22および第2保護部材23の軟化温度で変質しない高耐熱性を有する。
 また、緩衝材85、86は、加圧時に変形する部材である。すなわち、緩衝材85、86は、1-10MPaの圧力に対して緩衝効果を有する部材である。緩衝材85、86としては、金属繊維を用いた布である日本精線社製の商品名「ナスロン」、三菱製紙社製の商品名「RAB」、日本ゴア社製の商品名「ハイパーシート」などが挙げられる。
 図4Cに示すように、緩衝材85、86を用いた加圧によって、第1、第2保護部材22、23が、第1、第2導体パターン28、29と絶縁基材21による凹凸形状に追従して変形する。これにより、本体部20の第1面201と第2面202の両面が凹凸形状となる。
 その後、離型フィルム83、84等を剥離する。このようにして、図4Dに示す形状の本体部20が製造される。
 図3に戻り、第1シート33および第2シート34は、熱圧着工程S3後に第1、第2充填部材31、32となるシート状の充填材料である。充填材料は、空気よりも熱伝導率が高い材料である。この充填材料としては、熱可塑性樹脂、具体的には、ポリエーテルイミドが用いられる。
 積層工程S2では、図3に示すように、本体部20の第1面201側に第1シート33を積層する。本体部20の第2面202側に第2シート34を積層する。これにより、本体部20と2枚のシート33、34の積層体220を形成する。
 熱圧着工程S3では、図3に示すように、一対のプレス板41、42で積層体220を挟む。このとき、一対のプレス板41、42として、平坦面41a、42aを有するものを用いる。平坦面41aは、第1面201と比較して平坦度が高い。平坦面42aは、第2面202と比較して平坦度が高い。積層体220とプレス板41、42との間に離型フィルム43、44を介在させる。この状態で、積層体220の積層方向に積層体220を加熱しながら加圧する。加熱温度は、本体部20を構成する樹脂の耐熱温度よりも低く、第1、第2シート33、34が軟化する温度である。
 これにより、第1、第2シート33、34を軟化させて流動させる。第1、第2シート33、34が流動することによって、図1に示すように、第1面201の凹部203に充填された第1充填部材31と、第2面202の凹部205に充填された第2充填部材32とが形成される。このとき、第1充填部材31は、第1面201のうち、凸部204の表面を除く凹部203の内部に形成される。第2充填部材32は、第2面202のうち、凸部206の表面を除く凹部205の内部に形成される。
 また、熱圧着工程S3では、プレス板41の平坦面41aを第1シート33に押し当てる。プレス板42の平坦面42aを第2シート34に押し当てる。本実施形態では、プレス板41、42が押し当て部材に相当する。これにより、熱流束センサ10の最表面101、102が平坦化される。すなわち、第1面201側の熱流束センサ10の最表面101の平坦度が、第1面201の平坦度よりも高くなる。第2面202側の熱流束センサ10の最表面102の平坦度が、第2面202の平坦度よりも高くなる。
 このようにして、本実施形態の熱流束センサ10が製造される。
 ここで、本実施形態の熱流束センサ10と、図5に示す比較例1の熱流束センサJ10とを比較する。比較例1の熱流束センサJ10は、本実施形態の熱流束センサ10に対して、充填部材30を備えていない点が異なる。すなわち、比較例1の熱流束センサJ10は、本体部20と充填部材30のうちの本体部20のみで構成されている。
 図5に示すように、熱流束の測定では、比較例1の熱流束センサJ10の第1面201を、被測定物M1の接触面M1aに接触させる。接触面M1aは平坦である。このとき、熱流束センサJ10は、第1面201に複数の凹部203を有している。この凹部203によって、熱流束センサJ10と被測定物M1との間に空気層A1が存在する。空気の熱伝導率は0.0241W/(m・K)程度と低い。このため、空気は熱伝導を阻害する。この結果、被測定物M1からの熱が熱流束センサJ10を通過する際、空気層A1を避けて熱が流れる。すなわち、熱流束センサJ10を通過する熱の流れ方が、被測定物M1の内部における熱の流れ方と異なる。このため、被測定物M1からの熱流束を正確に測定できない。
 これに対して、本実施形態の熱流束センサ10は、第1充填部材31によって第1面201側の熱流束センサ10の最表面101が平坦化されている。図6に示すように、熱流束センサ10の最表面101を被測定物M1の接触面M1aに接触させる。このとき、比較例1と比較して、熱流束センサ10と被測定物M1との間に生じる空気層A1を小さくすることができる。または、熱流束センサ10と被測定物M1との間に空気層を生じさせないようにすることができる。
 よって、熱流束の測定に対する本体部20の凹部203の影響を小さくすることができる。すなわち、図6中の矢印で示すように、熱流束センサ10を通過する熱の流れ方を被測定物M1の内部における熱の流れ方と同じかそれに近づけることができる。このため、被測定物M1からの熱流束を正確に測定することができる。
 また、本実施形態の熱流束センサ10は、第1、第2充填部材31、32によって両側の熱流束センサ10の最表面101、102が平坦化されている。図7に示すように、第1面201側の熱流束センサ10の最表面101を被測定物M1の接触面M1aに接触させる。さらに、放熱部M2の接触面M2aを、第2面202側の熱流束センサ10の最表面102に接触させる。放熱部M2は、金属で構成されている。接触面M2aは、平坦面である。このように、本実施形態の熱流束センサ10を用いて、被測定物M1と放熱部M2の間に熱流束センサ10を挟んだ状態で、被測定物M1からの熱流束を測定する。このとき、比較例1の熱流束センサJ10を用いた場合と比較して、熱流束センサ10と被測定物M1との間および熱流束センサ10と放熱部M2との間に生じる空気層を小さくすることができる。または、これらの間に空気層を生じさせないようにすることができる。このため、被測定物M1からの熱流束を正確に測定することができる。
 また、本実施形態の熱流束センサ10の製造方法では、本体部20の第1面201と第2面202の両面に充填部材30を形成している。ここで、本体部20の第1面201と第2面202の一方のみに充填部材を形成した場合、形成後の充填部材の収縮により、本体部20に反りが生じるおそれがある。本実施形態によれば、この本体部20の反りを抑制することができる。
 (第2実施形態)
 図8に示すように、本実施形態の熱流束センサ10は、本体部20の片面のみに充填部材31が形成されている点が、第1実施形態の熱流束センサ10と異なる。充填部材31は、第1実施形態の第1充填部材31に対応する。
 具体的には、本体部20の第1面201と第2面202のうち第1面201のみにおいて、複数の凹部203に充填部材31が充填されている。本実施形態では、充填部材31の表面と第1面201の一部(凸部204の表面)とが、第1面201側の熱流束センサ10の最表面101を構成している。第2面202が、熱流束センサ10の最表面102を構成している。
 図9に示すように、本実施形態の熱流束センサ10は、本体部20の第1面201にシート33が積層され、第2面202にシートが積層されない状態で、本体部20とシート33とが熱圧着されることで製造される。
 本実施形態においても、充填部材31によって熱流束センサ10の最表面101が平坦化されている。このため、第1実施形態と同様の効果が得られる。
 (第3実施形態)
 図10に示すように、本実施形態の熱流束センサ10は、本体部20と、板状部材50とを備える。本実施形態では、板状部材50が、熱流束センサ10の最表面101を平坦化するための平坦化部材を構成している。
 板状部材50は、本体部20を構成する樹脂よりも熱伝導率が高い材料で構成された板状の部材である。本実施形態では、板状部材50は、金属で構成されている。金属としては、銅、アルミニウム、ステンレス鋼などが挙げられる。銅の熱伝導率は398W/(m・K)である。アルミニウムの熱伝導率は236W/(m・K)である。ステンレス鋼の熱伝導率は16.7~20.9W/(m・K)である。
 板状部材50は、一面51と、その反対側の他面52を有する。板状部材50は、その一面51を第1面201の方に向けて本体部20の第1面201側に積層される。板状部材50の一部53が第1面201の凹部203に充填されている。板状部材50の他の一部54が第1面201の凸部204に接している。
 他面52は、平坦面である。他面52の平坦度は、本体部20の第1面201の平坦度よりも高い。他面52が、第1面201側の熱流束センサ10の最表面101を構成している。
 次に、本実施形態の熱流束センサ10の製造方法を説明する。
 図11に示すように、用意工程S11と、積層工程S12と、圧着工程S13とがこの記載順に行われる。
 用意工程S11では、図12に示すように、本体部20と、板状部材50とを用意する。
 用意される本体部20は、第1実施形態と同様に、第1面201および第2面202が凹凸形状である。
 用意される板状部材50は、板状であって、一面51と他面52とを有する。一面51は、複数の凹部55と複数の凸部56とを有する凹凸形状である。一面51は、第1面201よりも細かい凹凸を有している。すなわち、一面51は、第1面201の凹凸形状と比較して、複数の凹部55および複数の凸部56の密度が高い。すなわち、単位面積当たりの凹部および凸部の数が多い。一面51の凹凸高さは、第1面201の凹凸よりも高くされている。凹凸高さとは、凹部55、203の底を基準とした凸部56、204の高さである。他面52は、平坦面である。このような形状の板状部材50としては、例えば、表面が粗化された銅箔が挙げられる。
 積層工程S12では、図12に示すように、本体部20と板状部材50とを積層する。このとき、一面51を第1面201の方に向ける。本体部20の第1面201側に板状部材50を配置する。
 圧着工程S13では、一面51と第1面201とを向かい合わせた状態で、板状部材50と本体部20とを積層方向に加圧して圧着させる。このとき、第1面201に一面51が押し当てられる。これにより、図13に示すように、第1面201の凹凸形状に追従して一面51の複数の凸部56が変形する。すなわち、複数の凸部56の一部が第1面201の凹部203に埋め込まれる。複数の凸部56の他の一部が第1面201の凸部204に接触する。換言すると、一面51のうち凹部203と対向する部分53が凹部203に埋め込まれる。一面51のうち凸部204と対向する部分54が凸部204につぶされる。このため、一面51のうち凸部204と対向する部分54は、一面51のうち凹部203と対向する部分53よりも大きく変形する。
 このようにして、本実施形態の熱流束センサ10が製造される。なお、圧着工程S13において、本体部20と板状部材50の圧着後に本体部20の収縮等の理由によって、本体部20に反りが生じるおそれがある。そこで、用意工程S11では、反りを抑制できる程度に厚くされた板状部材50を用意することが好ましい。
 図14に示すように、本実施形態の熱流束センサ10を用いて熱流束を測定するときでは、板状部材50の他面52を被測定物M1の接触面M1aに接触させる。このとき、他面52の平坦度は、本体部20の第1面201の平坦度よりも高い。さらに、本体部20の凹部203には、板状部材50の一部53が充填されている。これにより、比較例1と比較して、本体部20と被測定物M1との間に生じる空気層を小さくすることができる。または、本体部20と被測定物M1との間に空気層を生じさせないようにすることができる。
 このため、図14に示すように、熱流束センサ10を通過する熱の流れ方を被測定物M1の内部における熱の流れ方と同じかそれに近づけることができる。よって、本実施形態においても、第1実施形態と同様の効果が得られる。
 また、本実施形態においては、凹部203の内部が板状部材50の一部53によって完全に埋められていなくてもよい。すなわち、凹部203の内壁面と板状部材50の一部53とが接触していれば、凹部203の内部に小さな隙間が存在していてもよい。板状部材50は、金属で構成されており、熱伝導率が高い。このため、凹部203の内部に小さな隙間が存在していても、熱流束センサ10を通過する熱の流れ方を被測定物の熱の流れ方と同じかそれに近づけることができる。
 なお、本実施形態では、板状部材50として、一面51の凹凸高さが第1面201の凹凸高さよりも高くされているものを用いたが、一面51の凹凸高さが第1面201の凹凸高さ以下であってもよい。ただし、板状部材50の一部53を凹部203に緻密に充填するためには、一面51の凹凸高さが第1面201の凹凸高さよりも高くされていることが好ましい。
 (第4実施形態)
 図15A、15Bに示すように、本実施形態の熱流束センサ10は、第3実施形態の熱流束センサ10に対して、本体部20の凹部203に充填部材60がさらに充填されている。本実施形態では、板状部材50と充填部材60とが、熱流束センサ10の最表面101を平坦化するための平坦化部材を構成している。
 充填部材60は、板状部材50の一部53と本体部20との間の隙間に充填されている。充填部材60は、板状部材50とは別の部材であって、空気よりも熱伝導率が高い充填材料で構成されている。本実施形態では、充填部材60は、熱可塑性樹脂で構成されている。熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリエーテルイミド、ポリイミド等が挙げられる。
 本実施形態の熱流束センサ10は、第3実施形態の製造方法を一部変更することで製造される。すなわち、用意工程S11では、図16に示すように、本体部20と、板状部材50と、シート61とを用意する。シート61は、圧着工程S13後に充填部材60となるシート状の充填材料である。シート61は、熱可塑性樹脂で構成される。
 積層工程S12では、図16に示すように、本体部20と板状部材50との間にシート61を配置する。
 圧着工程S13では、板状部材50と本体部20とを加熱しながら加圧する。加熱温度は、本体部20を構成する樹脂の耐熱温度よりも低い温度であって、シート61が軟化する温度である。これにより、第1面201の凹凸形状に追従して一面51が変形する。さらに、シート61が流動する。このため、板状部材50の複数の凸部56がつぶれて生じた隙間に熱可塑性樹脂が充填される。すなわち、図15Bに示すように、板状部材50の一部53と本体部20との間の隙間に充填された充填部材60が形成される。このとき、凹部203以外の本体部20と板状部材50の間の隙間にも充填部材60が存在する。なお、凹部以外の本体部20と板状部材50の間の隙間に、充填部材60が存在していなくてもよい。
 本実施形態によれば、本体部20と板状部材50の間の隙間に、充填部材60が充填されていない場合と比較して、より正確な測定が可能となる。
 また、圧着工程S13で、熱可塑性樹脂で構成されたシート61を挟んで加圧している。このため、熱可塑性樹脂によって、本体部20と板状部材50とを接着することができる。
 (第5実施形態)
 図17に示すように、本実施形態の熱流束センサ10は、本体部20と、板状部材50Aと、充填部材70とを備える。本実施形態では、板状部材50Aと充填部材70とが、熱流束センサ10の最表面101を平坦化するための平坦化部材を構成している。
 板状部材50Aは、一面51が平坦である点が、第3実施形態の板状部材50と異なる。板状部材50Aの他の構成は、第3実施形態の板状部材50と同じである。板状部材50Aの他面52の平坦度は、本体部20の第1面201の平坦度よりも高い。他面52が、第1面201側の熱流束センサ10の最表面101を構成している。板状部材50Aは、その一面51が第1面201の方を向いて本体部20の第1面201側に積層されている。
 充填部材70は、凹部203に充填されている。すなわち、充填部材70は、凹部203の内面と板状部材50Aの一面51とによって囲まれる空間に充填されている。充填部材70は、板状部材50Aとは別の部材である。充填部材70は、空気よりも熱伝導率が高い充填材料で構成されている。本実施形態では、充填部材70は、熱可塑性樹脂で構成されている。熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリエーテルイミド、ポリイミド等が挙げられる。
 本実施形態の熱流束センサ10は、第3実施形態と同様に、図11に示すように、用意工程S11と、積層工程S12と、圧着工程S13とがこの記載順に行われることで製造される。
 用意工程S11では、図18に示すように、本体部20と、板状部材50Aと、シート71とを用意する。用意される板状部材50Aは、一面51と他面52が平坦である。用意されるシート71は、圧着工程S13後に充填部材70となるシート状の充填材料である。充填材料としては、熱可塑性樹脂が用いられる。
 積層工程S12では、図18に示すように、本体部20と板状部材50Aの間にシート71を配置した状態の本体部20と板状部材50Aの積層体を形成する。
 圧着工程S13では、本体部20とシート71と板状部材50Aとを加熱しながら加圧する。これにより、シート71が流動する。この結果、図17に示すように、凹部203に充填された充填部材70が形成される。このとき、凹部203以外の本体部20と板状部材50Aの間には、充填部材70が存在しない。なお、凹部203以外の本体部20と板状部材50Aの間に、充填部材70が存在していてもよい。
 図19に示すように、本実施形態の熱流束センサ10を用いて熱流束を測定するときには、板状部材50Aの他面52を被測定物M1の接触面M1aに接触させる。他面52の平坦度は、本体部20の第1面201の平坦度よりも高い。さらに、本体部20の凹部203には、充填部材70が充填されている。このため、比較例1と比較して、本体部20と被測定物M1との間に生じる空気層を小さくすることができる。または、本体部20と被測定物M1との間に空気層を生じさせないようにすることができる。
 これにより、図19に示すように、熱流束センサ10を通過する熱の流れ方を被測定物M1の内部における熱の流れ方と同じかそれに近づけることができる。よって、本実施形態においても、第1実施形態と同様の効果が得られる。
 なお、本実施形態では、板状部材50Aの一面51が平坦であったが、平坦でなくてもよい。
 (第6実施形態)
 図20に示すように、本実施形態の熱流束センサ10は、本体部20の第1面201と第2面202の両面のそれぞれに板状部材50が積層されている点が、第3実施形態の熱流束センサ10と異なる。このため、本実施形態では、2つの板状部材50の他面52が、熱流束センサ10の最表面101、102を構成している。
 図21に示すように、本実施形態の熱流束センサ10は、本体部20の両面201、202に板状部材50が積層された状態で、本体部20と板状部材50とが圧着されることで製造される。このとき、本体部20の両面201、202に板状部材50が配置されているので、製造後の熱流束センサ10に反りが生じにくい。
 図22に示すように、本実施形態の熱流束センサ10を用いて熱流束を測定するときには、2つの板状部材50の一方の他面52(図示した例では、最表面101)を被測定物M1の接触面M1aに接触させる。本実施形態においても、第3実施形態と同様に、熱流束センサ10を通過する熱の流れ方を被測定物の熱の流れ方と同じかそれに近づけることができる。
 また、図23に示すように、本実施形態の熱流束センサ10を用いて熱流束を測定するときには、2つの板状部材50の一方の他面52(図示した例では、最表面101)を被測定物M1の接触面M1aに接触させる。2つの板状部材50の他方の他面52(図示した例では、最表面102)に放熱部M2の接触面M2aを接触させる。このときにおいても、熱流束センサ10を通過する熱の流れ方を被測定物M1の内部における熱の流れ方と同じかそれに近づけることができる。
 このように、本実施形態においても、第1実施形態と同様の効果が得られる。
 (第7実施形態)
 図24Aに示すように、本実施形態の熱流束センサ10は、本体部20の第1面201と第2面202の両面のそれぞれに板状部材50が積層されている点が、第4実施形態の熱流束センサ10と異なる。このため、本実施形態では、2つの板状部材50の他面52が、熱流束センサ10の最表面101、102を構成している。さらに、本実施形態では、第1面201側と同様に、図24Bに示すように、第2面202側においても、凹部205に充填部材60が充填されている。
 図25に示すように、本実施形態の熱流束センサ10は、本体部20の両面201、202にシート61と板状部材50が積層された状態で、本体部20と板状部材50とが圧着されることで製造される。このとき、両面201、202に板状部材50が配置されているので、製造後の熱流束センサ10に反りが生じにくい。
 本実施形態においても、第1実施形態と同様の効果が得られる。
 (第8実施形態)
 図26に示すように、本実施形態の熱流束センサ10は、本体部20の第1面201と第2面202の両面に板状部材50Aが積層されている点が、第5実施形態の熱流束センサ10と異なる。このため、本実施形態では、2つの板状部材50Aの他面52が、熱流束センサ10の最表面101、102を構成している。また、本実施形態では、第1面201側と同様に、第2面202側においても、凹部205に充填部材70が充填されている。
 図27に示すように、本実施形態の熱流束センサ10は、本体部20の両面201、202にシート71と板状部材50Aが積層された状態で、本体部20と板状部材50Aとが加熱しながら加圧されることで製造される。このとき、両面201、202に板状部材50Aが配置されているので、製造後の熱流束センサ10に反りが生じにくい。
 図28に示すように、本実施形態の熱流束センサ10を用いて熱流束を測定するときには、2つの板状部材50の一方の他面52(図示した例では、最表面101)を被測定物M1の接触面M1aに接触させる。本実施形態においても、熱流束センサ10を通過する熱の流れ方を被測定物M1の内部における熱の流れ方と同じかそれに近づけることができる。
 また、図29に示すように、本実施形態の熱流束センサ10を用いて熱流束を測定するときには、2つの板状部材50の一方の他面52(図示した例では、最表面101)を被測定物M1の接触面M1aに接触させる。2つの板状部材50Aの他方の他面52(図示した例では、最表面102)に放熱部M2の接触面M2aを接触させる。このときにおいても、熱流束センサ10を通過する熱の流れ方を被測定物M1の内部における熱の流れ方と同じかそれに近づけることができる。よって、本実施形態においても、第1実施形態と同様の効果が得られる。
 (第9実施形態)
 図30に示すように、本実施形態の熱流束センサ10は、本体部20の最外層の材質が第1実施形態の熱流束センサ10と異なる。さらに、本実施形態の熱流束センサ10は、本体部20が絶縁基材21を備えていない点が、第1実施形態の熱流束センサ10と異なる。
 本体部20の最外層は、第1保護部材22Aと第2保護部材23Aである。第1、第2保護部材22A、23Aは、第1実施形態の本体部20の第1、第2保護部材22、23に対応する。第1、第2保護部材22A、23Aは、どちらもセラミックス板で構成されている。セラミックス板を構成する材料としては、アルミナ、窒化アルミニウム、炭化ケイ素などが挙げられる。アルミナの熱伝導率は32W/(m・K)である。窒化アルミニウムの熱伝導率は150W/(m・K)である。炭化ケイ素の熱伝導率は200W/(m・K)である。このように、これらの材料の熱伝導率は、空気の熱伝導率よりも高い。
 本体部20の第1熱電部材26と第2熱電部材27は、棒状に成型されている。第1、第2熱電部材26、27は、第1、第2保護部材22、23に挟まれた状態で支持されている。第1熱電部材26は、BiTe系合金で構成されたP型半導体である。第2熱電部材27は、NiCr系合金で構成されたN型半導体である。BiTe系合金で構成されたP型半導体の熱伝導率は1.5W/(m・K)である。NiCr系合金で構成されたN型半導体の熱伝導率は15W/(m・K)である。
 第1、第2導体パターン28、29は、銅箔で構成されている。銅箔の熱伝導率は398W/(m・K)である。
 第1実施形態と同様に、第1保護部材22Aの第1導体パターン28側の反対側の表面が、本体部20の第1面201を構成している。第1面201は、複数の凹部203と複数の凸部204とを有する凹凸形状である。第2保護部材23Aの第2導体パターン29側の反対側の表面が、本体部20の第2面202を構成している。第2面202は、複数の凹部205と複数の凸部206とを有する凹凸形状である。
 また、第1実施形態と同様に、熱流束センサ10は、充填部材30を備えている。充填部材30は、第1面201側の第1充填部材31と、第2面202側の第2充填部材32とを有する。第1充填部材31は、第1面201の複数の凹部203の全部に充填されている。第2充填部材32は、第2面202の複数の凹部205の全部に充填されている。
 第1充填部材31によって、熱流束センサ10の最表面101が平坦化されている。第2充填部材32によって、熱流束センサ10の最表面102が平坦化されている。本実施形態では、第1充填部材31が、熱流束センサ10の最表面101を平坦化するための平坦化部材を構成している。第2充填部材32が、熱流束センサ10の最表面102を平坦化するための平坦化部材を構成している。本実施形態では、第1充填部材31の表面と第1面201の一部(凸部204の表面)とが、第1面201側の熱流束センサ10の最表面101を構成している。この最表面101の平坦度は、本体部20の第1面201の平坦度よりも高くなっている。同様に、第2充填部材32の表面と第2面202の一部(凸部206の表面)とが、第2面202側の熱流束センサ10の最表面102を構成している。この最表面102の平坦度は、本体部20の第2面202の平坦度よりも高くなっている。
 本実施形態の熱流束センサ10は、第1実施形態と同様に、用意工程S1と、積層工程S2と、熱圧着工程S3とを順に行うことで製造される。ただし、本体部20は、次のようにして製造される。
 図31Aに示すように、第1熱電部材26と、第2熱電部材27と、第1保護部材22Aと、第2保護部材23Aとを用意する。
 用意される第1、第2熱電部材26、27は、所定の形状に成型されている。例えば、第1、第2熱電部材26、27は、金属粉末を焼結させることによって成型されている。第1、第2保護部材22A、23Aは、セラミックス板である。
 用意される第1保護部材22Aの第1、第2熱電部材26、27側の表面には、第1導体パターン28が形成されている。第1保護部材22Aの第1、第2熱電部材26、27側とは反対側の表面201は、複数の凹部203と複数の凸部204を有する凹凸形状となっている。用意される第1保護部材22Aの表面201の凹凸形状が、本体部20の第1面201の凹凸形状となる。
 用意される第2保護部材23Aの第1、第2熱電部材26、27側の表面には、第2導体パターン29が形成されている。第2保護部材23Aの第1、第2熱電部材26、27側とは反対側の表面202は、複数の凹部205と複数の凸部206を有する凹凸形状となっている。用意される第2保護部材23Aの表面202の凹凸形状が、本体部20の第2面202の凹凸形状となる。
 続いて、図31Bに示すように、第1、第2熱電部材26、27と、第1保護部材22Aと、第2保護部材23Aとを積層して積層体を形成する。その後、積層体を積層方向に加圧する。これにより、第1、第2熱電部材26、27と第1、第2導体パターン28、29とを圧着させる。
 熱圧着工程S3では、図32に示すように、第1実施形態と同様に、本体部20と2枚のシート33、34との積層体220を加熱しながら加圧する。これにより、図30に示すように、第1面201の凹部203に充填された第1充填部材31と、第2面202の凹部205に充填された第2充填部材32とが形成される。その結果、熱流束センサ10の最表面101、102が平坦化される。
 このようにして、本実施形態の熱流束センサ10が製造される。
 ここで、本実施形態の熱流束センサ10と、図33に示す比較例2の熱流束センサK10とを比較する。熱流束センサK10は、本実施形態の熱流束センサ10に対して、第1、第2充填部材31、32を備えていない点が異なる。すなわち、熱流束センサK10は、本体部20と充填部材30のうちの本体部20のみで構成されている。
 図33に示すように、熱流束の測定では、熱流束センサK10の第1面201を、被測定物M1の接触面M1aに接触させる。このとき、凹部203によって、熱流束センサK10と被測定物M1との間に空気層A2が存在する。空気の熱伝導率は0.0241W/(m・K)程度であり、本体部20を構成する上記した部材よりもはるかに低い。このため、空気は熱伝導を阻害する。この結果、被測定物M1からの熱が熱流束センサK10を通過する際、空気層A2を避けて熱が流れる。すなわち、複数の第1熱電部材26と複数の第2熱電部材27のうち空気層A2に近いものには、熱が流れない。この結果、熱流束センサK10を通過する熱の流れ方が、被測定物M1の内部における熱の流れ方と大きく異なる。このため、被測定物M1からの熱流束を正確に測定できない。
 これに対して、本実施形態の熱流束センサ10は、第1充填部材31によって第1面201側の熱流束センサ10の最表面101が平坦化されている。図34に示すように、熱流束センサ10の最表面101を被測定物M1の接触面M1aに接触させる。このとき、比較例1と比較して、熱流束センサ10と被測定物M1との間に生じる空気層A2を小さくすることができる。または、熱流束センサ10と被測定物M1との間に空気層を生じさせないようにすることができる。これにより、図34中の矢印で示すように、熱流束センサ10を通過する熱の流れ方を被測定物M1の内部における熱の流れ方に近づけることができる。このため、本実施形態においても、第1実施形態と同様の効果が得られる。
 (第10実施形態)
 図35に示すように、本実施形態の熱流束センサ10は、本体部20の片面のみが凹凸形状である点と、本体部20の片面のみに充填部材31が形成されている点が、第1実施形態の熱流束センサ10と異なる。換言すると、本実施形態の熱流束センサ10は、第2実施形態の熱流束センサ10に対して、本体部20の第2面202を平坦な形状に変更したものである。
 すなわち、本体部20の第1面201は、複数の凹部203と複数の凸部204とを有する凹凸形状である。本実施形態では、第1導体パターン28のある部分の凹部203と、第1導体パターン28のない部分の凹部203の2種類の凹部203がある。第1導体パターン28のない部分の凹部203の方が、第1導体パターン28のある部分の凹部203よりも凹部の深さが深くなっている。本体部20の第2面202は、平坦面である。第2面202の平坦度は、第1面201の平坦度よりも高い。なお、図35では、図1と異なり、本体部20の上側の表面が第1面201である。
 そして、複数の凹部203に充填部材31が充填されている。充填部材31は、第1実施形態の第1充填部材31に対応する。充填部材31の表面と第1面201の一部(凸部204の表面)とが、熱流束センサ10の最表面101を構成している。最表面101の平坦度は、本体部20の第1面201の平坦度よりも高くなっている。また、第2面202が、熱流束センサ10の最表面102を構成している。
 次に、本実施形態の熱流束センサ10の製造方法について説明する。
 まず、本体部20の製造方法について説明する。
 図36Aに示すように、絶縁基材21と、第1保護部材22と、第2保護部材23とを用意する。これらは、図4Aに示されるものと同じである。
 続いて、図36Bに示すように、積層体210を形成する。積層体210は、図4Bに示されるものと同じである。ただし、図36Bでは、図4Bと異なり、第1保護部材22が絶縁基材21の上側に配置され、第2保護部材23が絶縁基材21の下側に配置されている。
 続いて、図36Cに示すように、積層体210の積層方向に積層体210を加熱しながら加圧する。具体的には、図36B、36Cに示すように、この加圧は、第1実施形態と同様に、一対のプレス板81、82および離型フィルム83、84を用いて行われる。本実施形態では、積層体210の片面側(すなわち、第1保護部材22側)のみにおいて、積層体210と離型フィルム83との間に緩衝材85が配置された状態とされる。
 図36Cに示すように、緩衝材85を用いた加圧によって、第1保護部材22が第1導体パターン28と絶縁基材21による凹凸形状に追従して変形する。
 また、第2保護部材23側のプレス板82は、平坦面82aを有している。この平坦面82aによって第2保護部材23が加圧される。これにより、第2保護部材23の表面が平坦な形状となる。
 その後、離型フィルム等を剥離する。このようにして、図36Dに示すように、第1面201が凹凸形状であり、第2面202が平坦な形状である本体部20が製造される。
 そして、図37に示すように、熱圧着工程S3において、本体部20の第1面201にシート33が積層され、第2面202にシートが積層されない状態で、本体部20と1枚のシート33の積層体220が形成される。この積層体220が熱圧着されることで、本実施形態の熱流束センサ10が製造される。その他の工程は、第1実施形態と同じである。
 ここで、本実施形態の熱流束センサ10と、図38に示す比較例3の熱流束センサL10とを比較する。熱流束センサL10は、本実施形態の熱流束センサ10に対して、充填部材31を備えていない点が異なる。すなわち、熱流束センサL10は、本実施形態の本体部20と充填部材31のうちの本体部20のみで構成されている。
 図38に示すように、熱流束の測定では、熱流束センサL10の第2面202を、被測定物M1の接触面M1aに接触させる。さらに、熱流束センサL10の第1面201を、放熱部M2の接触面M2aに接触させる。これにより、被測定物M1と放熱部M2の間の熱流束を測定する。
 このとき、熱流束センサL10は、第1面201に複数の凹部203を有している。この凹部203によって、熱流束センサL10と放熱部M2との間に空気層A3が存在する。このため、被測定物M1から放熱部M2に向かって熱が流れる際、空気層A3を避けて熱が流れる。すなわち、熱流束センサL10を通過する熱の流れ方が、被測定物M1の内部における熱の流れ方と異なる。このため、被測定物M1からの熱流束を正確に測定できない。
 これに対して、本実施形態の熱流束センサ10は、充填部材31によって第1面201側の熱流束センサ10の最表面101が平坦化されている。図39に示すように、熱流束の測定では、熱流束センサ10の最表面102を、被測定物M1の接触面M1aに接触させる。さらに、熱流束センサ10の最表面101を、放熱部M2の接触面M2aに接触させる。このとき、比較例3と比較して、熱流束センサ10と放熱部M2との間に生じる空気層A3を小さくすることができる。または、熱流束センサ10と放熱部M2との間に空気層を生じさせないようにすることができる。これにより、図39中の矢印で示すように、熱流束センサ10を通過する熱の流れ方を被測定物M1の内部における熱の流れ方と同じかそれに近づけることができる。このため、本実施形態においても、第1実施形態と同様の効果が得られる。
 なお、熱流束の測定では、次のように変更してもよい。すなわち、充填部材31によって平坦化された最表面101を、被測定物M1の接触面M1aに接触させてもよい。最表面102を放熱部M2の接触面M2aに接触させてもよい。
 (第11実施形態)
 本実施形態は、熱流束センサ10の製造方法が第10実施形態と異なる。
 本実施形態の製造方法では、図40に示すように、用意工程S21と、積層工程S22と、熱圧着工程S23とがこの記載順に行われる。
 用意工程S21では、図41に示すように、絶縁基材21と、第1保護部材22と、第2保護部材23とを用意する。これらは、第1実施形態で説明した図4Aに示されるものと同じものである。図41では、図4Aと異なり、第1保護部材22が絶縁基材21の上側に配置されている。
 絶縁基材21、第1保護部材22および第2保護部材23は、フィルム状、すなわち、シート状である。なお、本明細書において、フィルム状およびシート状は、どちらも、薄い状態を意味する。フィルム状およびシート状は、厚さの違いまでを意味するものではない。
 絶縁基材21は、一面21aと他面21bとを有している。一面21aは、図41における絶縁基材21の上面である。他面21bは、図41における絶縁基材21の下面である。絶縁基材21の一面21aが、絶縁基材21の第1面に対応する。絶縁基材21の他面21bが、絶縁基材21の第2面に対応する。
 絶縁基材21は、絶縁基材21の内部に、複数の第1熱電部材26のそれぞれと、複数の第2熱電部材27のそれぞれとが、交互に配置されている。複数の第1熱電部材26のそれぞれは、絶縁基材21をその厚さ方向で貫通する複数の第1ビアホール24のそれぞれに埋め込まれている。複数の第2熱電部材27のそれぞれは、絶縁基材21をその厚さ方向で貫通する複数の第2ビアホール25のそれぞれに埋め込まれている。
 第1保護部材22は、表面22aとその反対側の裏面22bとを有する。第1保護部材22の表面22aに複数の第1導体パターン28が形成されている。第2保護部材23は、表面23aとその反対側の裏面23bとを有する。第2保護部材23の表面23aに、複数の第2導体パターン29が形成されている。
 さらに、シート33を用意する。これは、第10実施形態と同じものである。なお、シート33を構成する充填材料として、熱流束センサ10の本体部20を形成する際の温度及び圧力で、流動可能な材料を用いればよい。より具体的には、シート33を構成する充填材料として、絶縁基材21、第1保護部材22および第2保護部材23のそれぞれを構成する材料と比較して、軟化点が低い材料を用いればよい。
 積層工程S22では、図42に示すように、絶縁基材21と、第1保護部材22と、第2保護部材23と、シート33とが積層された積層体230を形成する。
 具体的には、絶縁基材21の一面21a側に第1保護部材22を積層する。このとき、第1保護部材22の表面22aを絶縁基材21に向ける。これにより、絶縁基材21の一面21a側に、第1保護部材22が配置された状態とする。絶縁基材21と第1保護部材22との間に、複数の第1導体パターン28が配置された状態とする。複数の第1導体パターン28のそれぞれが、複数の第1熱電部材26と複数の第2熱電部材27とのうち隣り合う第1熱電部材26と第2熱電部材27とに接触した状態とする。
 第1保護部材22の裏面22bに、シート33を積層する。これにより、第1保護部材22の絶縁基材21側とは反対側に、シート33が配置された状態とする。
 絶縁基材21の他面21b側に第2保護部材23を積層する。このとき、第2保護部材23の表面23aを絶縁基材21に向ける。これにより、絶縁基材21の他面21b側に、第2保護部材23が配置された状態とする。絶縁基材21と第2保護部材23との間に、複数の第2導体パターン29が配置された状態とする。複数の第2導体パターン29のそれぞれが、複数の第1熱電部材26と複数の第2熱電部材27とのうち隣り合う第1熱電部材26と第2熱電部材27とに接触した状態とする。
 熱圧着工程S23では、図42に示すように、一対のプレス板81、82が用いられる。一対のプレス板81、82で積層体230を挟む。シート33側のプレス板81は、平坦面81aを有している。この平坦面81aがシート33に押し当てられる。したがって、シート33側のプレス板81は、シート33に押し当てられる押し当て部材である。第2保護部材23側のプレス板82は、平坦面82aを有している。平坦面82aが第2保護部材23に押し当てられる。したがって、第2保護部材23側のプレス板82は、第2保護部材23に押し当てられる押し当て部材である。積層体230と一対のプレス板81、82のそれぞれとの間に離型フィルム83、84が配置される。
 この状態で、図43に示すように、積層体230の積層方向に、積層体230を加熱しながら加圧する。加熱温度は、絶縁基材21、第1保護部材22および第2保護部材23のそれぞれの軟化点よりも低く、シート33の軟化点よりも高い温度である。これにより、絶縁基材21と、第1保護部材22と、第2保護部材23とが一体化する。
 その後、離型フィルム83、84等を剥離する。これにより、図44に示す熱流束センサ10が製造される。図44に示す熱流束センサ10は、第10実施形態の熱流束センサ10と同じ構造である。
 熱圧着工程S23では、シート33が軟化して流動する。シート33が流動することによって、シート33が緩衝材として機能する。このため、図43に示すように、第1保護部材22が第1導体パターン28と絶縁基材21とによる凹凸形状に追従して変形する。第1保護部材22の裏面22bが複数の凹部203と複数の凸部204とを有する凹凸形状となる。第1保護部材22の裏面22bは、第1保護部材22のうち絶縁基材21側とは反対側の表面である。第1保護部材22の裏面22bが、図44に示す本体部20の第1面201を構成する。複数の凹部203のそれぞれは、第1保護部材22のうち、絶縁基材21における第1熱電部材26および第2熱電部材27が配置されていない部分に対向する位置に形成される。
 さらに、シート33が流動することによって、複数の凹部203のそれぞれに充填された充填部材31が形成される。このとき、充填部材31は、第1保護部材22の裏面22bのうち、凸部204の頂部を除く凹部203の内部に形成される。
 さらに、シート33側のプレス板81の平坦面81aをシート33に押し当てている。これによって、充填部材31の表面および第1保護部材22の裏面22bによって構成される熱流束センサ10の最表面101が平坦化される。換言すると、充填部材31の表面および第1保護部材22の裏面22bによって構成される熱流束センサ10の最表面101の平坦度が、第1保護部材22の裏面22bの平坦度よりも高くなる。
 また、第2保護部材23側のプレス板82の平坦面82aを第2保護部材23に押し当てている。これによって、第2保護部材23の裏面23bが平坦な形状となる。すなわち、第2保護部材23の裏面23bによって構成される熱流束センサ10の最表面102が平坦化される。
 このように、本実施形態では、絶縁基材21と、第1保護部材22と、第2保護部材23と、シート33とを、一括で、加熱しながら加圧している。これによっても、第10実施形態と同じ構造の熱流束センサ10を製造することができる。
 本実施形態によれば、一度の熱圧着工程で、本体部20の形成と、充填部材31による平滑化とを行うことができる。本実施形態によれば、シート33が緩衝材として機能する。このため、熱圧着工程S23において、緩衝材を用いずに、熱圧着することができる。
 (第12実施形態)
 本実施形態は、第11実施形態と類似の熱流束センサ10の製造方法によって、第1実施形態の熱流束センサ10を製造する。本実施形態では、第11実施形態の熱流束センサ10の製造方法を、以下のように変更する。
 用意工程S21では、図45に示すように、絶縁基材21と、第1保護部材22と、第2保護部材23と、第1シート33とを用意する。さらに、第2シート34を用意する。第1シート33は、第11実施形態のシート33に相当する。第2シート34は、熱圧着工程S23後に第2充填部材32となるシート状の充填材料である。第2シート34を構成する充填材料として、第1シート33と同様に、熱流束センサ10の本体部20を形成する際の温度及び圧力で、流動可能な材料を用いる。
 積層工程S22では、図46に示すように、絶縁基材21と、第1保護部材22と、第2保護部材23と、第1シート33と、第2シート34とが積層された積層体240を形成する。このとき、第11実施形態の積層体230の形成と同様に、絶縁基材21と、第1保護部材22と、第2保護部材23と、第1シート33とを積層する。さらに、第2保護部材23の裏面23bに、第2シート34を積層する。これにより、第2保護部材23の絶縁基材21側とは反対側に、第2シート34が配置された状態とする。積層体240と一対のプレス板81、82のそれぞれとの間に離型フィルム83、84が配置される。
 熱圧着工程S23では、図46に示すように、一対のプレス板81、82で積層体240を挟む。図47に示すように、積層体240の積層方向に、積層体240を加熱しながら加圧する。これにより、絶縁基材21と、第1保護部材22と、第2保護部材23とが一体化する。
 その後、離型フィルム83、84等を剥離する。このようにして、図48に示す熱流束センサ10が製造される。
 熱圧着工程S23では、第11実施形態と同様に、第1シート33が軟化して流動する。このため、図47に示すように、第1充填部材31の表面および第1保護部材22の裏面22bによって構成される熱流束センサ10の最表面101が平坦化される。
 さらに、本実施形態では、第2シート34が軟化して流動する。これによって、第2シート34が緩衝材として機能する。このため、第2保護部材23が第2導体パターン29と絶縁基材21とによる凹凸形状に追従して変形する。第2保護部材23の裏面23bが複数の凹部205と複数の凸部206とを有する凹凸形状となる。第2保護部材23の裏面23bは、第2保護部材23のうち絶縁基材21側とは反対側の表面である。第2保護部材23の裏面23bが、図48に示す本体部20の第2面202を構成する。複数の凹部205のそれぞれは、第2保護部材23のうち、絶縁基材21における第1熱電部材26および第2熱電部材27が配置されていない部分に対向する位置に形成される。
 さらに、第2シート34が流動することによって、複数の凹部205のそれぞれに充填された第2充填部材32が形成される。このとき、第2充填部材32は、第2保護部材23の裏面23bのうち、凸部206の頂部を除く凹部205の内部に形成される。
 さらに、第2シート34側のプレス板82の平坦面82aを第2シート34に押し当てている。これによって、第2充填部材32の表面および第2保護部材23の裏面23bによって構成される熱流束センサ10の最表面102が平坦化される。換言すると、第2充填部材32の表面および第2保護部材23の裏面23bによって構成される熱流束センサ10の最表面102の平坦度が、第2保護部材23の裏面23bの平坦度よりも高くなる。
 (他の実施形態)
 (1)第1、第2実施形態では、第1面201の複数の凹部203の全部に、充填部材30が充填されていたが、これに限定されない。複数の凹部203の少なくとも1つの凹部に充填部材30が充填されていればよい。この場合に、第1実施形態と同様の効果が得られる。
 (2)第1実施形態では、第1面201のうち凸部204の表面を除く凹部203の内部に、第1充填部材31が形成されていたが、これに限定されない。凸部204の表面上に第1充填部材31が形成されていてもよい。すなわち、第1面201の全域に第1充填部材31が形成されていてもよい。この場合、第1充填部材31の表面が、熱流束センサ10の最表面101の全部を構成する。第2、第10実施形態等においても同様である。
 (3)第1、第2、第9実施形態では、充填部材30が熱可塑性樹脂で構成されていたが、これに限定されない。充填部材30は、空気よりも熱伝導率が高い他の材料で構成されていればよい。充填部材30は、熱可塑性樹脂以外の他の樹脂で構成されていてもよい。他の樹脂としては、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂が挙げられる。この場合、第1実施形態で説明した第1シート33として、Bステージ状の熱硬化性樹脂で構成されたものを用いる。これにより、充填部材30を形成することができる。なお、Aステージ状の熱硬化性樹脂を、スクリーン印刷によって凹部203に充填する。その後、熱硬化性樹脂を硬化させる。このようにして、充填部材30を形成してもよい。
 また、充填部材30は、樹脂のみで構成されている場合に限定されない。充填部材30は、樹脂と樹脂以外の材料との複合材料で構成されていてもよい。樹脂以外の材料としては、樹脂よりも熱伝導率が高い材料を用いることが好ましい。このような材料としては、例えば、カーボン粉末やカーボンファイバー等が挙げられる。また、充填部材30は、樹脂以外の材料で構成されていてもよい。このような材料としては、金属粉末をペースト状にした金属ペーストが挙げられる。第4実施形態等の充填部材60および第5実施形態等の充填部材70においても、充填部材30と同様に、充填部材を構成する材料は限定されない。
 (4)第3、第4実施形態では、板状部材50が金属で構成されていたが、これに限定されない。板状部材50は、金属と金属以外の他の材料との複合材料で構成されていてもよい。
 (5)第4実施形態では、充填部材60が熱可塑性樹脂で構成されていたが、これに限定されない。充填部材60は、熱可塑性樹脂以外の他の樹脂で構成されていてもよい。他の樹脂としては、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂が挙げられる。この場合、第4実施形態で説明したシート61として、Bステージ状の熱硬化性樹脂で構成されたものを用いる。これにより、充填部材60を形成することができる。この場合においても、充填部材60によって、本体部20と板状部材50とを接着することができる。また、充填部材60は、樹脂のみで構成されている場合に限定されない。充填部材60は、樹脂と樹脂以外の材料との複合材料で構成されていてもよい。樹脂以外の材料として、樹脂よりも熱伝導率が高い材料を用いることが好ましい。
 (6)第5実施形態では、板状部材50Aが金属で構成されていたが、これに限定されない。板状部材50Aは、金属と金属以外の他の材料との複合材料で構成されていてもよい。また、板状部材50Aは、セラミックス等の金属以外の材料で構成されていてもよい。
 (7)第5実施形態では、充填部材70が熱可塑性樹脂で構成されていたが、これに限定されない。充填部材60は、熱可塑性樹脂以外の他の樹脂で構成されていてもよい。他の樹脂としては、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂が挙げられる。この場合、第5実施形態で説明したシート71として、Bステージ状の熱硬化性樹脂で構成されたものを用いる。これにより、充填部材70を形成することができる。また、充填部材70は、樹脂のみで構成されている場合に限定されない。充填部材70は、樹脂と樹脂以外の材料との複合材料で構成されていてもよい。樹脂以外の材料として、樹脂よりも熱伝導率が高い材料を用いることが好ましい。
 (8)第3、第4、第5実施形態では、本体部20の第2面202が凹凸形状であったが、第10実施形態のように、第2面202は平坦な形状であってもよい。
 (9)第11、12実施形態では、用意工程S21において、用意される第1保護部材22の表面22aに複数の第1導体パターン28が形成されていた。用意される第2保護部材23の表面23aに複数の第2導体パターン29が形成されていた。しかし、用意される絶縁基材21に、複数の第1導体パターン28と複数の第2導体パターン29との一方、または、両方が形成されていてもよい。
 これらの場合であっても、積層工程S22において、絶縁基材21の一面21a側に、第1保護部材22が配置された状態とする。これにより、絶縁基材21と第1保護部材22との間に、複数の第1導体パターン28が配置された状態とすることができる。絶縁基材21の他面21b側に、第2保護部材23が配置された状態とする。これにより、絶縁基材21と第2保護部材23との間に、複数の第2導体パターン29が配置された状態とすることができる。
 (10)本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能であり、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。また、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。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、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特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の材質、形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の材質、形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その材質、形状、位置関係等に限定されるものではない。
 (まとめ)
 上記各実施形態の一部または全部で示された第1の観点によれば、熱流束センサは、本体部と、平坦化部材とを備える。平坦化部材は、複数の凹部の少なくとも1つの凹部に充填されている。平坦化部材の表面が最表面の少なくとも一部を構成している。最表面の平坦度は、第1面の平坦度よりも高くなっている。
 また、第2の観点によれば、平坦化部材の表面と第1面の一部とが最表面を構成している。このような具体的な構成を採用することができる。
 また、第3の観点によれば、平坦化部材は、少なくとも樹脂で構成されている。このような具体的な構成を採用することができる。
 また、第4の観点によれば、本体部は、少なくとも樹脂で構成されている。平坦化部材は、樹脂よりも熱伝導率が高い材料で構成され、板状である板状部材を有する。板状部材は、一面とその反対側の他面とを有する。板状部材は、一面が第1面の方を向いて本体部の第1面側に積層される。板状部材の一部が凹部に充填される。他面が最表面を構成している。このような具体的な構成を採用することができる。
 また、第5の観点によれば、平坦化部材は、さらに、充填部材を有する。この充填部材は、凹部の内部において、板状部材の一部と本体部との間の隙間に充填され、空気よりも熱伝導率が高い材料で構成される。これにより、充填部材が充填されていない場合と比較して、熱流束のより正確な測定が可能となる。
 また、第6の観点によれば、本体部は、少なくとも樹脂で構成されている。平坦化部材は、樹脂よりも熱伝導率が高い材料で構成され、板状である板状部材と、板状部材と異なる材料で構成された充填部材とを有する。板状部材は、一面とその反対側の他面とを有する。板状部材は、一面が第1面の方を向いて本体部の第1面側に積層され、他面が最表面を構成している。充填部材は、凹部に充填されている。このような具体的な構成を採用することができる。
 また、第7の観点によれば、板状部材は、少なくとも金属で構成されている。このような具体的な構成を採用することができる。
 また、第8の観点によれば、熱流束を検出する本体部を備える熱流束センサの製造方法は、以下の構成要件を備える。本体部は、第1面と、第1面の反対側の第2面とを有し、第1面が複数の凹部と複数の凸部とを有する凹凸形状である。熱流束センサの製造方法は、本体部と充填材料とを用意することと、本体部の第1面側に充填材料を配置した状態で、押し当て部材を充填材料に押し当てることとを備える。押し当てることにおいては、押し当て部材として、第1面と比較して平坦度が高い平坦面を有するものを用いて、平坦面を充填材料に押し当てる。これにより、複数の凹部の少なくとも1つの凹部に充填され、充填材料で構成された充填部材を形成する。少なくとも充填部材の表面によって構成される熱流束センサの最表面の平坦度を第1面の平坦度よりも高くする。これによれば、第1の観点の熱流束センサを製造することができる。
 また、第9の観点によれば、用意することにおいては、少なくとも樹脂で構成されたシート状の充填材料を用意する。押し当てることにおいては、充填材料を加熱して流動させることにより、充填材料を凹部に充填させる。具体的には、このように製造することができる。
 また、第10の観点によれば、熱流束を検出する本体部を備える熱流束センサの製造方法は、以下の構成要件を備える。本体部は、第1面と、第1面の反対側の第2面とを有し、第1面が複数の凹部と複数の凸部とを有する凹凸形状である。熱流束センサの製造方法は、本体部と、板状であって、一面とその反対側の他面とを有する板状部材とを用意することを備える。この製造方法は、さらに、一面を第1面の方に向けて、本体部の第1面側に板状部材を積層して積層体を形成することと、積層体の積層方向に積層体を加圧することとを備える。用意することにおいては、板状部材として、一面が複数の凹部と複数の凸部とを有する凹凸形状であるものを用意する。この板状部材では、一面における複数の凹部および複数の凸部の密度が第1面における密度と比較して高い。この板状部材では、他面の平坦度が第1面の平坦度と比較して高い。加圧することにおいては、第1面の凹凸形状に追従するように一面の複数の凸部を変形させることにより、板状部材の一部を第1面の複数の凹部の少なくとも1つの凹部に充填させる。
 これによれば、第4の観点の熱流束センサを製造することができる。
 また、第11の観点によれば、用意することにおいては、さらに、少なくとも樹脂で構成されたシート状の充填材料を用意する。積層体を形成することにおいては、本体部と板状部材との間に充填材料を配置した状態の積層体を形成する。加圧することにおいては、充填材料を加熱して流動させることにより、凹部の内部において、板状部材の一部と本体部との間の隙間に充填され、充填材料で構成された充填部材を形成する。
 このように充填部材を形成することが好ましい。これにより、充填部材が充填されていない場合と比較して、熱流束のより正確な測定が可能となる。また、充填部材によって、本体部と板状部材とを接着することができる。
 また、第12の観点によれば、熱流束を検出する本体部を備える熱流束センサの製造方法は、以下の構成要件を備える。本体部は、第1面と、第1面の反対側の第2面とを有し、第1面が複数の凹部と複数の凸部とを有する凹凸形状である。熱流束センサの製造方法は、本体部と、板状であって、一面とその反対側の他面とを有する板状部材と、板状部材と異なる充填材料とを用意することを備える。この製造方法は、さらに、一面を第1面の方に向けて、本体部の第1面側に板状部材を積層して積層体を形成することと、積層体の積層方向に積層体を加熱しながら加圧することとを備える。用意することにおいては、他面の平坦度が第1面の平坦度と比較して高い板状部材を用意する。積層体を形成することにおいては、本体部と板状部材の間に充填材料を配置した状態の積層体を形成する。加圧することにおいては、複数の凹部の少なくとも1つの凹部に充填され、充填材料で構成された充填部材を形成する。
 これによれば、第6の観点の熱流束センサを製造することができる。

Claims (13)

  1.  熱流束を検出する熱流束センサであって、
     第1面(201)と、前記第1面の反対側の第2面(202)とを有し、前記第1面が複数の凹部(203)と複数の凸部(204)とを有する凹凸形状であり、熱流束を検出する本体部(20)と、
     前記本体部の前記第1面側に配置され、空気よりも熱伝導率が高い材料で構成され、前記第1面側の前記熱流束センサの最表面(101)を平坦化するための平坦化部材(31、50、50A、70)とを備え、
     前記平坦化部材は、前記複数の凹部の少なくとも1つの凹部に充填されており、
     前記平坦化部材の表面が前記最表面の少なくとも一部を構成しており、
     前記最表面の平坦度は、前記第1面の平坦度よりも高くなっている熱流束センサ。
  2.  前記平坦化部材(31)の表面と前記第1面の一部(204)とが前記最表面を構成している請求項1に記載の熱流束センサ。
  3.  前記平坦化部材(31)は、少なくとも樹脂で構成されている請求項1または2に記載の熱流束センサ。
  4.  前記本体部は、少なくとも樹脂で構成されており、
     前記平坦化部材は、前記樹脂よりも熱伝導率が高い材料で構成され、板状である板状部材(50)を有し、
     前記板状部材は、一面(51)とその反対側の他面(52)とを有し、前記一面が前記第1面の方を向いて前記本体部の前記第1面側に積層され、
     前記板状部材の一部(53)が前記凹部に充填され、
     前記他面が前記最表面を構成している請求項1に記載の熱流束センサ。
  5.  前記平坦化部材は、さらに、前記凹部の内部において、前記板状部材の前記一部と前記本体部との間の隙間に充填され、空気よりも熱伝導率が高い材料で構成された充填部材(60)を有する請求項4に記載の熱流束センサ。
  6.  前記本体部は、少なくとも樹脂で構成されており、
     前記平坦化部材は、前記樹脂よりも熱伝導率が高い材料で構成され、板状である板状部材(50A)と、前記板状部材と異なる材料で構成された充填部材(70)とを有し、
     前記板状部材は、一面(51)とその反対側の他面(52)とを有し、前記一面が前記第1面の方を向いて前記本体部の前記第1面側に積層され、前記他面が前記最表面を構成しており、
     前記充填部材は、前記凹部に充填されている請求項1に記載の熱流束センサ。
  7.  前記板状部材は、少なくとも金属で構成されている請求項4ないし6のいずれか1つに記載の熱流束センサ。
  8.  第1面(201)と、前記第1面の反対側の第2面(202)とを有し、前記第1面が複数の凹部(203)と複数の凸部(204)とを有する凹凸形状であり、熱流束を検出する本体部(20)を備える熱流束センサの製造方法であって、
     前記本体部と、空気よりも熱伝導率が高い充填材料(33)とを用意すること(S1)と、
     前記本体部の前記第1面側に前記充填材料を配置した状態で、押し当て部材(41)を前記充填材料に押し当てること(S3)とを含み、
     前記押し当てることにおいては、前記押し当て部材として、前記第1面と比較して平坦度が高い平坦面(41a)を有するものを用いて、前記平坦面を前記充填材料に押し当てることにより、前記複数の凹部の少なくとも1つの凹部に充填され、前記充填材料で構成された充填部材(31)を形成するとともに、少なくとも前記充填部材の表面によって構成される前記熱流束センサの最表面(101)の平坦度を前記第1面の平坦度よりも高くする熱流束センサの製造方法。
  9.  前記用意することにおいては、少なくとも樹脂で構成されたシート状の前記充填材料を用意し、
     前記押し当てることにおいては、前記充填材料を加熱して流動させることにより、前記充填材料を前記凹部に充填させる請求項8に記載の熱流束センサの製造方法。
  10.  第1面(201)と、前記第1面の反対側の第2面(202)とを有し、前記第1面が複数の凹部(203)と複数の凸部(204)とを有する凹凸形状であり、熱流束を検出する本体部(20)を備える熱流束センサの製造方法であって、
     少なくとも樹脂で構成された前記本体部と、板状であって、一面(51)とその反対側の他面(52)とを有し、前記本体部を構成する樹脂よりも熱伝導率が高い材料で構成された板状部材(50)とを用意すること(S11)と、
     前記一面を前記第1面の方に向けて、前記本体部の前記第1面側に前記板状部材を積層して積層体を形成すること(S12)と、
     前記積層体の積層方向に前記積層体を加圧すること(S13)とを含み、
     前記用意することにおいては、前記板状部材として、前記一面が複数の凹部(55)と複数の凸部(56)とを有する凹凸形状であり、前記一面における前記複数の凹部および前記複数の凸部の密度が前記第1面における前記密度と比較して高く、前記他面の平坦度が前記第1面の平坦度と比較して高いものを用意し、
     前記加圧することにおいては、前記第1面の凹凸形状に追従するように前記一面の前記複数の凸部を変形させることにより、前記板状部材の一部(53)を前記第1面の前記複数の凹部の少なくとも1つの凹部に充填させる熱流束センサの製造方法。
  11.  前記用意することにおいては、さらに、少なくとも樹脂で構成されたシート状の充填材料(61)を用意し、
     前記積層体を形成することにおいては、前記本体部と前記板状部材との間に前記充填材料を配置した状態の前記積層体を形成し、
     前記加圧することにおいては、前記充填材料を加熱して流動させることにより、前記凹部の内部において、前記板状部材の前記一部と前記本体部との間の隙間に充填され、前記充填材料で構成された充填部材(60)を形成する請求項10に記載の熱流束センサの製造方法。
  12.  第1面(201)と、前記第1面の反対側の第2面(202)とを有し、前記第1面が複数の凹部(203)と複数の凸部(204)とを有する凹凸形状であり、熱流束を検出する本体部(20)を備える熱流束センサの製造方法であって、
     少なくとも樹脂で構成された前記本体部と、板状であって、一面(51)とその反対側の他面(52)とを有し、前記本体部を構成する樹脂よりも熱伝導率が高い材料で構成された板状部材(50A)と、空気よりも熱伝導率が高く、前記板状部材と異なる充填材料(71)とを用意すること(S11)と、
     前記一面を前記第1面の方に向けて、前記本体部の前記第1面側に前記板状部材を積層して積層体を形成すること(S12)と、
     前記積層体の積層方向に前記積層体を加熱しながら加圧すること(S13)とを含み、
     前記用意することにおいては、前記他面の平坦度が前記第1面の平坦度と比較して高い前記板状部材を用意し、
     前記積層体を形成することにおいては、前記本体部と前記板状部材の間に前記充填材料を配置した状態の前記積層体を形成し、
     前記加圧することにおいては、前記複数の凹部の少なくとも1つの凹部に充填され、前記充填材料で構成された充填部材(70)を形成する熱流束センサの製造方法。
  13.  熱流束センサの製造方法であって、
     シート状の絶縁基材(21)と、シート状の第1保護部材(22)と、シート状の第2保護部材(23)と、シート状の充填材料(33)とを用意すること(S21)と、
     前記絶縁基材と、前記第1保護部材と、前記第2保護部材と、前記充填材料とが積層された積層体(230、240)を形成すること(S22)と、
     前記積層体を加熱しながら加圧することにより、前記絶縁基材と、前記第1保護部材と、前記第2保護部材とを一体化させること(S23)とを含み、
     前記用意することにおいては、
     前記絶縁基材として、一面(21a)とその反対側の他面(21b)とを有し、前記絶縁基材の内部に、複数の第1熱電部材(26)のそれぞれと、複数の第2熱電部材(27)のそれぞれとが、交互に配置されたものを用意し、
     前記充填材料として、空気よりも熱伝導率が高いものを用意し、
     前記積層体を形成することにおいては、
     前記絶縁基材の前記一面側に、前記第1保護部材が配置され、
     前記絶縁基材と前記第1保護部材との間に、複数の第1導体パターン(28)が配置され、
     前記複数の第1導体パターンのそれぞれが、前記複数の第1熱電部材と前記複数の第2熱電部材とのうち隣り合う第1熱電部材と第2熱電部材とに接触し、
     前記第1保護部材の前記絶縁基材側とは反対側に、前記充填材料が配置され、
     前記絶縁基材の前記他面側に、前記第2保護部材が配置され、
     前記絶縁基材と前記第2保護部材との間に、複数の第2導体パターン(29)が配置され、
     前記複数の第2導体パターンのそれぞれが、前記複数の第1熱電部材と前記複数の第2熱電部材とのうち隣り合う第1熱電部材と第2熱電部材とに接触した状態とし、
     前記加圧することにおいては、
     平坦面(81a)を有する押し当て部材(81)を用いて、前記平坦面を前記充填材料に押し当てることにより、前記充填材料を流動させ、かつ、前記第1保護部材を変形させて、前記第1保護部材のうち前記絶縁基材側とは反対側の表面(22b)を、複数の凹部(203)と複数の凸部(204)とを有する凹凸形状とするとともに、前記充填材料を流動させて、前記複数の凹部のうち少なくとも1つの凹部に充填された充填部材(31)を形成し、少なくとも前記充填部材の表面によって構成される前記熱流束センサの最表面(101)の平坦度を、前記第1保護部材のうち前記絶縁基材側とは反対側の表面の平坦度よりも高くする熱流束センサの製造方法。
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