WO2022080451A1 - 薄膜熱電対素子、測温素子及び薄膜熱電対素子の製造方法 - Google Patents
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- G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
- G01K7/02—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using thermoelectric elements, e.g. thermocouples
Definitions
- the present invention relates to a method for manufacturing a thin film thermocouple element, a temperature measuring element and a thin film thermocouple element, and in particular, manufacturing an interchangeable thin film thermocouple element, a temperature measuring element and a thin film thermocouple element using the thin film thermocouple element. Regarding the method.
- thermocouple An element consisting of a combination of two types of metals made for temperature measurement is called a thermocouple, and is a technology that has been used for a long time as a temperature measurement element using the Zeebeck effect.
- thermocouple There is a thin film thermocouple as a thin and flexible temperature sensor.
- the thin-film thermocouple element is made of a heat-resistant film and a conductive thin film, and can measure the temperature in a small and narrowly complicated place.
- Patent Document 1 describes a correction in which an external metal wire having the same constituent material as the thin film thermocouple and having the same length is connected in the vicinity of the connection portion of the external metal for signal extraction of the thin film thermocouple in the temperature measuring element.
- Techniques with thermocouples are described. In this technique, an error in temperature measurement due to connecting a thin film thermocouple to a bulk material is reduced by performing a calculation using a predetermined calculation formula using a temperature measuring element.
- thermocouple element with a connector is expensive, but if the thin-film thermocouple element coupled to the connector is damaged, it is difficult to replace it. Therefore, it has been desired to make only the thin film thermocouple element replaceable with respect to the connector.
- thermocouple element In order to make a thin-film thermocouple element interchangeable, it is essential that the variation in temperature characteristics between each element is small, but in the conventional technology, the temperature characteristics between each element exceed the permissible range, and thin-film thermocouple elements are used. Every time the pair of elements was replaced, the temperature measuring instrument had to be calibrated.
- the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is a thin film thermocouple element which has a small difference in temperature characteristics and can be replaced with respect to a connector, and a temperature measurement using the thin film thermocouple element. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing an element and a thin film thermocouple element.
- the subject is formed by a substrate and a first conductive thin film made of chromel and a second conductive thin film made of alumel on the substrate, and for temperature measurement on one end side.
- a thermocouple having a contact and an external connection point of each thin film on the other end side is provided, and the arithmetic average height (Sa) of the surface of the first conductive thin film is 1.0 nm or less.
- Sa arithmetic average height of the surface of the second conductive thin film being 2.0 nm or less.
- a reinforcing member is provided on the other end side of the substrate on the side opposite to the external connection point.
- the problem is that the thin-film thermocouple element, the pair of compensating wires connected to the external connection point of the thin-film thermocouple element, and the vicinity of the external connection point are separated from each other.
- a second thermocouple consisting of a pair of metal wires having contacts is provided, and the pair of compensating leads and the pair of metal wires of the second thermocouple are made of the same combination of materials.
- the material of the first conductive thin film and the second conductive thin film is solved by being made of a material having the same combination as a pair of metal wires connected to an external connection point of the thin film thermocouple element.
- the connector that internally accommodates the external connection point and the pair of compensating conductors connected at the external connection point, and the contact point of the second thermocouple is each of the external connection points. It is preferable that they are integrally arranged in the connector so as to be separated on the same line connecting the two.
- the subject is a step of preparing a substrate and a film formation of a first conductive thin film made of chromel and a second conductive thin film made of alumel on the substrate. Then, in the step of forming a thermocouple having a temperature measuring contact on one end side and having an external connection point of each thin film on the other end side, in the step of forming the thermocouple, the substrate is used. It is solved by heating at a temperature higher than 100 ° C. With the above configuration, it is possible to obtain a thin-film thermocouple element that has a small difference in temperature characteristics between different thin-film thermocouple elements and is interchangeable with respect to the connector.
- the first conductive thin film is made of chromel and the first conductive thin film is made of alumel.
- the arithmetic mean height (Sa) of the surface of the first conductive thin film is 1.0 nm or less
- the arithmetic mean height (Sa) of the surface of the second conductive thin film is 2.0 nm or less. Is suitable.
- thermocouple element According to the method for manufacturing a thin film thermocouple element, a temperature measuring element, and a thin film thermocouple element of the present invention, the difference in temperature characteristics between different thin film thermocouple elements is reduced, and the thin film thermocouple element interchangeable with respect to the connector. And a temperature measuring element using the thin film thermocouple element can be provided.
- FIG. 1A is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 1A. It is a schematic diagram of the temperature measuring element which concerns on embodiment of this invention. It is a schematic diagram of thermoelectromotive force and temperature difference in temperature measurement. 6 is an AFM image of the surface of each sample (Examples 1 to 4). 8 is an AFM image of the surface of each sample (Examples 5 to 8). It is a graph which shows the temperature characteristic value of each thin film thermocouple element with respect to the K type thermocouple element.
- thermocouple element and the temperature measuring element according to the embodiment of the present invention (the present embodiment) will be described with reference to the drawings.
- the materials, arrangements, configurations, etc. described below are not limited to the present invention, and can be variously modified within the scope of the gist of the present invention.
- FIG. 1 is a schematic view of a thin film thermocouple element 1 according to an embodiment of the present invention.
- the first conductive thin film 11 and the second conductive thin film 12 are different materials, and are joined by the temperature measuring contact 18 of the thin film thermocouple element 1.
- the temperature measuring contact 18 of the thin film thermocouple element 1 is joined so that the first conductive thin film 11 and the second conductive thin film 12 overlap each other.
- the thin film thermocouple element 1 is an interchangeable element and is configured to be removable from the connector 2.
- the temperature measuring element H is configured by combining the thin film thermocouple element 1 with the connector 2 (FIG. 2).
- the connector 2 to be combined with the thin-film thermocouple element 1 is not particularly limited as long as the thin-film thermocouple element 1 can be attached and detached, and the method of attaching the element is not particularly limited.
- the first conductive thin film 11 and the second conductive thin film 12 are located at the external connection points 20 and 21 located at the connection end 10a on the opposite side of the temperature measuring contact 18. It is joined to the same metal wire as the first conductive thin film 11 and the second conductive thin film 12.
- the thin film thermocouple element 1 has a first conductive thin film 11 and a second conductive thin film 12 on the substrate 10, and at one end thereof, a temperature measuring contact 18 for measuring the temperature of the object, and the like. External connection points 20 and 21 of each thin film pattern serving as open ends are provided at the ends.
- the first compensating lead wire 13 and the second compensating lead wire 14 are connected at the external connection points 20 and 21 of the thin film thermocouple element 1.
- thermocouple made of another thin metal wire in the vicinity of the external connection points 20 and 21, and the first compensating lead wire 13 and the second compensating lead wire 14 of the thin film thermocouple element 1 are corrected. It is made of the same material as the first metal wire 15 and the second metal wire 16 of the thermocouple, respectively. Further, in the temperature measuring element H, the materials of the first conductive thin film 11 and the second conductive thin film 12 of the thin film thermocouple element 1 are the same materials as the first compensating lead wire 13 and the second compensating lead wire 14, respectively, and are externally connected. It is preferable that the points 20 and 21 and the temperature measuring contact 19 of the correction thermocouple are arranged in the integrated connector 2 (FIG. 3).
- each thermocouple is connected to the first compensating lead wire 13 and the second compensating lead wire 14, the first metal wire 15 and the second metal wire 16 by a calculation unit 17a provided with a CPU (calculation circuit) and a connection wire 17c. It is connected to the calculation result display unit 17b.
- the substrate 10 on which the thin film thermocouple element 1 is formed glass, a film, a metal, or the like can be used.
- the substrate 10 is made of a conductive material such as metal, it is necessary to form an insulating film such as SiO 2 or Al 2 O 3 on the metal surface in advance and then form a thin film thermocouple. Therefore, it is preferable to use a film.
- a conductive substrate such as metal
- glass and film do not require pretreatment, so that the operation is not complicated and is suitable.
- the flexibility of the film can increase the strength of the temperature measuring element.
- a polyimide film is used.
- the polyimide film is a thin-film thermocouple substrate in that it can be bent and is not easily broken even if the substrate is several tens of microns thick, and it is relatively stable even at temperatures exceeding 200 ° C. It is a suitable material.
- the thickness of the substrate 10 is preferably 1 ⁇ m or more and 150 ⁇ m or less, more preferably 1 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less, and particularly preferably 1 ⁇ m or more and 18 ⁇ m or less.
- chromel-almel As a combination of dissimilar metals constituting the first conductive thin film 11 and the second conductive thin film 12 of the thin film thermocouple element 1, chromel-almel, PtRh-Pt, chromel-constantan, nycrosyl-nysyl, Cu-constantan, Fe. -Constantan, Ir-IrRh, W-Re, Au-Pt, Pt-Pd, Bi-Sb and the like can be used.
- chromel and alumel which has a wide operating temperature range and a linear relationship between temperature and thermoelectromotive force (for example, the first conductive thin film 11 is chromel and the second conductive film).
- the thin film 12 is alumel).
- the thickness of the first conductive thin film 11 and the second conductive thin film 12 is preferably 10 nm or more and 1 ⁇ m or less, more preferably 100 nm or more and 700 nm or less, and more preferably 150 nm or more and 550 nm or less.
- a vacuum film forming method such as a sputtering method, an electron beam vapor deposition method, a heat vapor deposition method, or a coating method can be used. It is preferable to use a vacuum film forming method capable of forming a thinner and more uniform thin film. More preferably, it is preferable to use a sputtering method in which the atomic composition does not deviate from the vapor-filmed material and the film can be formed uniformly.
- the thin film thermocouple element 1 is covered with the protective film P.
- the protective film P enhances the environmental resistance of the thin film thermocouple element 1 and also has the effect of preventing the occurrence of cracks, which is a concern when the thin film thermocouple element 1 is deformed by an external force.
- the applicable protective film P is an insulating film obtained by forming SiO 2 , Al 2 O 3 , or the like by a vapor deposition method, a sputtering method, a dipping method, or the like, a polyimide film by a screen printing method, or the like. It is preferable to use a polyimide film having high heat resistance, chemical resistance, and high adhesiveness.
- a reinforcing member G is provided on the opposite side of the external connection points 20 and 21 at the connection end portion 10a of the substrate 10.
- the material of the reinforcing member G is not particularly limited, and for example, epoxy glass can be used. According to the reinforcing member G, the strength of the thin film thermocouple element 1 is improved, and the connectivity with the connector 2 is improved.
- FIG. 3 is a schematic diagram of the thermoelectromotive force and the temperature difference of each thermocouple when the thin film thermocouple element 1 is used.
- Va is an external connection point 20 and 21 of the first compensating lead wire 13 and the second compensating lead wire 14, the first conductive thin film 11 and the second conductive thin film 12, and the first conductive thin film 11 and the second conductive thin film.
- It is the thermocouple of the thin film thermocouple element 1 generated with respect to the temperature difference ⁇ T a between the two points of the thin film thermocouple element 1 which is the external connection point of the 12 and the temperature measuring contact 18.
- ⁇ T a between the two points of the thin film thermocouple element 1 which is the external connection point of the 12 and the temperature measuring contact 18.
- the external connection points 20 and 21 are close to each other and that the temperature of the environment of the external connection points 20 and 21 is stable.
- V b is a thermoelectromotive force generated for a temperature difference ⁇ T b between the temperature measuring contact 19 of the first metal wire 15 and the second metal wire 16 which is a correction thermocouple and the temperature indicator 17. ..
- thermoelectromotive force generated for a certain temperature difference ⁇ To and the thermocouple formed of the metal wire of the same material as the thin-film thermocouple element 1 have a temperature difference. It is not equal to the thermoelectromotive force generated for ⁇ To . Therefore, even if the thermoelectromotive force V is measured using a temperature measuring instrument, the temperature T of the temperature measuring contact 18 of the thin film thermocouple element 1 cannot be uniquely determined from the obtained thermoelectromotive force.
- the first compensating lead wire 13 and the second compensating lead wire 13 and the second compensating lead wire 13 and the second compensating lead wire 13 and the second compensating lead wire 13 are located near the external connection points 20 and 21 of the first conductive thin film 11 and the second conductive thin film 12, the first compensating lead wire 13 and the second compensating lead wire 14.
- a temperature measuring contact 19 of a compensating thermocouple made of a metal wire made of the same material as the conducting wire 14 is installed, and the thermoelectromotive force of the compensating thermocouple is measured.
- V b can be obtained, and by subtracting V b from the thermoelectromotive force V generated in the closed circuit on the thin film thermocouple element 1, it becomes possible to obtain the thermoelectromotive force Va generated in the conductive thin film. Become.
- thermoelectromotive force V b cannot be evaluated correctly, and the temperature is accurate. Cannot be calculated.
- the thin film thermocouple is used.
- thermocouple element 1 a first conductive thin film made of chromel and a second conductive thin film made of alumel are formed on a substrate to form a thermocouple. It has been found that when the substrate is heated at a temperature higher than 100 ° C., specifically at 150 ° C., the variation in temperature characteristics between the different thin film thermocouple elements 1 becomes smaller.
- the arithmetic mean height (Sa) of the surface of the first conductive thin film made of chromel is obtained for one parameter of the surface roughness (ISO 25178).
- the arithmetic mean height (Sa) of the surface of the second conductive thin film made of alumel is 2.0 nm or less (preferably 0.9 nm or less). It was found to be 1.9 nm or less, more preferably 1.8 nm or less).
- the arithmetic average height (Sa) is a three-dimensional extension of the arithmetic average roughness (Ra), which is a two-dimensional roughness parameter, and is a three-dimensional roughness parameter (three-dimensional height direction parameter).
- the arithmetic mean height (Sa) represents the average of the absolute values of the height differences of each point in the measurement target area.
- the arithmetic mean height (Sa) may be a value calculated as an average value of an observation region of 1 ⁇ m ⁇ 1 ⁇ m or 3 ⁇ m ⁇ 3 ⁇ m using, for example, an atomic force microscope (AFM).
- AFM atomic force microscope
- the method for manufacturing a thin film thermocouple element includes a step of preparing a substrate 10 (step S1) and forming a first conductive thin film 11 and a second conductive thin film 12 on the substrate 10 to form a film.
- step S1 a step of preparing a substrate 10
- step S2 a step of forming a thermocouple having the temperature measuring contact 18 on one end side and having the external connection points 20 and 21 of each thin film on the other end side
- step S2 it is a method for manufacturing a thin film thermocouple element, which comprises heating a substrate 10 at a temperature higher than 100 ° C.
- the step of forming the thermocouple is preferably performed by a sputtering method in which the atomic composition does not deviate from the vapor-filmed material and the film can be formed uniformly.
- a polyimide film as the substrate, and heating is performed at a temperature higher than 100 ° C., preferably 120 ° C. or higher, more preferably 130 ° C. or higher, further preferably 140 ° C. or higher, and particularly preferably 150 ° C. or higher. good.
- the upper limit of the heating temperature of the substrate depends on the material of the substrate and the film quality of the chromel thin film or the alumel thin film to be formed, but is 250 ° C. or lower, preferably 230 ° C. or lower, more preferably 210 ° C. or lower, still more preferable. Is preferably 200 ° C. or lower.
- the arithmetic mean height (Sa) of the surface of the first conductive thin film (preferably made of chromel) of the obtained thin film thermocouple element is 1.0 nm or less.
- the arithmetic mean height (Sa) of the surface of the second conductive thin film (preferably made of alumel) is 2.0 nm or less, preferably 1.95 nm or less, more preferably 0.9 nm or less. It is 9 nm or less, more preferably 1.8 nm or less.
- the arithmetic mean height (Sa) of the surface of the conductive thin film was 1.0 nm or less in chromel (Examples 1 and 5), and in alumel (Examples 3 and 7). It was 2.0 nm or less. Further, for the sample (room temperature, 25 ° C.) in which the substrate was not heated, the arithmetic mean height (Sa) of the surface of the conductive thin film was 1.3 nm or more in chromel (Examples 2 and 6), and alumel (Example 2 and Example 6). In Example 4 and Example 8), it was 2.6 nm or more.
- Chromel-Alumel is used as the material constituting the conductive thin film of the thin film thermocouple element, the substrate temperature is set to 100 ° C. or 150 ° C. (set value), and the polyimide film as a substrate is subjected to a sputtering method based on the above conditions. A thin film thermocouple was formed on top. Further, a polyimide film different from the substrate was adhered to the formed thin film thermocouple, and this was used as a protective film.
- FIG. 6 shows a graph showing the temperature characteristic values of each thin-film thermocouple element based on a normal K-type thermocouple element.
- the data shown in FIG. 6 are the results of measurement by preparing two sheets at heating temperatures of 100 ° C. and 150 ° C. of the base material, respectively. Since the electromotive force of the thin-film thermocouple element is 70 to 80% of the bulk thermocouple element, it needs to be corrected in order to obtain the correct temperature. The temperature of the temperature measuring contact of the thin film thermocouple element and the connector part (that is, the external connection point) is measured, and the true temperature is calculated from both measured values.
- the temperature characteristics varied greatly among the elements when the substrate temperature was 100 ° C or lower.
- the temperature of the base material is set to more than 100 ° C, specifically 150 ° C or higher, so that the temperature characteristics are substantially the same between the elements (vertical in FIG. 6). It was found to be within ⁇ 0.0075 on the axis and ⁇ 1 ° C in terms of temperature).
- thermocouple element in the step of forming a first conductive thin film made of chromel and a second conductive thin film made of alumel on the substrate to form a thermocouple, the substrate is formed. It was found that when heated at a temperature higher than 100 ° C., specifically 150 ° C., the variation in temperature characteristics between different thin film thermocouple elements was reduced.
- the arithmetic average height (Sa) of the surface of the first conductive thin film made of chromel is 1.0 nm or less
- the arithmetic mean height of the surface of the second conductive thin film made of alumel is 1.0 nm or less.
- (Sa) was 2.0 nm or less, suggesting that the film quality of the chromel thin film and the alumel thin film was stabilized and the variation in electromotive force was reduced.
- the thin film thermocouple element can be exchanged.
- the field of application of temperature measurement using a thin-film thermocouple element is not particularly limited, but it is possible to suitably measure the temperature of a very small portion, for example, a fuel cell, a heating roller, a hot press, and an electron. It is possible to measure the heat generation temperature, chemical reaction temperature, instantaneous heating temperature, etc. of circuit parts.
- Temperature measuring element 1 Thin film thermocouple element P Protective film G Reinforcing member 2 Connector 10 Substrate 10a Connection end 11 1st conductive thin film 12 2nd conductive thin film 13 1st compensating lead wire 14 2nd compensating lead wire 15 1st metal wire 16 2nd metal wire 17a Calculation unit 17b Calculation result display unit 17c Connection line 18 Temperature measurement contact 19 Temperature measurement contact of thermocouple for correction 20 External connection point 21 External connection point 21 External connection point
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Abstract
温度特性の差が小さく、コネクタに対して交換可能な薄膜熱電対素子を提供する。 基板１０と、該基板１０の上にクロメルからなる第１導電性薄膜１１及びアルメルからなる第２導電性薄膜１２により形成され、一端側に測温用接点１８を有し、他端側に各薄膜の外部接続点２０，２１を備えた熱電対と、を備え、第１導電性薄膜１１の表面の算術平均高さ（Ｓａ）が１．０ｎｍ以下であり、第２導電性薄膜１２の表面の算術平均高さ（Ｓａ）が２．０ｎｍ以下であることを特徴とする薄膜熱電対素子により解決される。
Description
本発明は薄膜熱電対素子、測温素子及び薄膜熱電対素子の製造方法に係り、特に、交換可能な薄膜熱電対素子、該薄膜熱電対素子を利用した測温素子及び薄膜熱電対素子の製造方法に関する。
温度測定用に作られた二種類の金属の組み合わせからなる素子は熱電対と称され、ゼーベック効果を利用した温度測定素子として古くから利用されてきた技術である。薄型でフレキシブルな温度センサとして薄膜熱電対がある。薄膜熱電対素子は、耐熱フィルムと導電性薄膜で形成されており、小型で狭く入り組んだ場所の温度を測定することが可能である。
特許文献１には、測温素子において、薄膜熱電対の信号取り出し用外部金属の接続部分の近傍に、薄膜熱電対と同じ構成材料により構成され、かつ同じ長さの外部金属線を接続した補正用熱電対を備える技術が記載されている。この技術では、測温素子を用い、所定の計算式で演算を行うことにより、薄膜熱電対をバルク材料と接続することに起因する温度測定時の誤差を軽減している。
一般的に、コネクタ付きの薄膜熱電対素子は高価であるが、コネクタと結合された薄膜熱電対素子が破損した場合には交換することが困難であった。そこで薄膜熱電対素子のみをコネクタに対して交換可能にすることが望まれていた。
薄膜熱電対素子を交換型とするには、各素子間の温度特性のばらつきが小さいことが必須であるが、従来の技術では、各素子間の温度特性が許容範囲を超えており、薄膜熱電対素子を交換する毎に、温度計測器でキャリブレーションを行わなければならなかった。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、温度特性の差が小さく、コネクタに対して交換可能な薄膜熱電対素子、該薄膜熱電対素子を用いた測温素子及び薄膜熱電対素子の製造方法を提供することにある。
前記課題は、本発明の薄膜熱電対素子によれば、基板と、該基板の上にクロメルからなる第１導電性薄膜及びアルメルからなる第２導電性薄膜により形成され、一端側に測温用接点を有し、他端側に各薄膜の外部接続点を備えた熱電対と、を備え、前記第１導電性薄膜の表面の算術平均高さ（Ｓａ）が１．０ｎｍ以下であり、前記第２導電性薄膜の表面の算術平均高さ（Ｓａ）が２．０ｎｍ以下であること、により解決される。
上記構成により、異なる薄膜熱電対素子の間で温度特性の差が小さくなり、コネクタに対して交換可能な薄膜熱電対素子として利用することが可能となる。
上記構成により、異なる薄膜熱電対素子の間で温度特性の差が小さくなり、コネクタに対して交換可能な薄膜熱電対素子として利用することが可能となる。
このとき、前記基板の他端側において、前記外部接続点とは反対側には、補強部材が設けられていると好適である。
このように、補強部材を設けることで、薄膜熱電対素子の接続部の強度が向上し、コネクタとの接続性が向上する。
このように、補強部材を設けることで、薄膜熱電対素子の接続部の強度が向上し、コネクタとの接続性が向上する。
前記課題は、本発明の測温素子によれば、上記の薄膜熱電対素子と、前記薄膜熱電対素子の外部接続点と接続された一対の補償導線と、前記外部接続点と離間した近傍に接点を有する、一対の金属線からなる第２の熱電対と、を備え、前記一対の補償導線と、前記第２の熱電対の一対の金属線は、同一組み合わせの材料により構成されており、前記第１導電性薄膜及び前記第２導電性薄膜の材料は、前記薄膜熱電対素子の外部接続点と接続された一対の金属線と同一組み合わせの材料からなること、により解決される。
このとき、前記外部接続点と、前記外部接続点で接続される前記一対の補償導線と、を内部に収容するコネクタを有し、前記第２の熱電対の接点は、前記外部接続点のそれぞれを結ぶ同一線上に離間して、前記コネクタ内に一体に配設されていると好適である。
前記課題は、本発明の薄膜熱電対素子の製造方法によれば、基板を用意する工程と、前記基板の上にクロメルからなる第１導電性薄膜及びアルメルからなる第２導電性薄膜を成膜して、一端側に測温用接点を有し、他端側に各薄膜の外部接続点を備えた熱電対を形成する工程と、を行い、前記熱電対を形成する工程では、前記基板を１００℃よりも高い温度で加熱すること、により解決される。
上記構成により、異なる薄膜熱電対素子の間で温度特性の差が小さく、コネクタに対して交換可能な薄膜熱電対素子を得ることが可能となる。
上記構成により、異なる薄膜熱電対素子の間で温度特性の差が小さく、コネクタに対して交換可能な薄膜熱電対素子を得ることが可能となる。
このとき、前記第１導電性薄膜はクロメルからなり、前記第１導電性薄膜はアルメルからなると好適である。
このとき、前記第１導電性薄膜の表面の算術平均高さ（Ｓａ）が１．０ｎｍ以下であり、前記第２導電性薄膜の表面の算術平均高さ（Ｓａ）が２．０ｎｍ以下であると好適である。
このとき、前記第１導電性薄膜の表面の算術平均高さ（Ｓａ）が１．０ｎｍ以下であり、前記第２導電性薄膜の表面の算術平均高さ（Ｓａ）が２．０ｎｍ以下であると好適である。
本発明の薄膜熱電対素子、測温素子及び薄膜熱電対素子の製造方法によれば、異なる薄膜熱電対素子の間で温度特性の差が小さくなり、コネクタに対して交換可能な薄膜熱電対素子及び該薄膜熱電対素子を用いた測温素子を提供することができる。
本発明の実施形態（本実施形態）に係る薄膜熱電対素子および測温素子を図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する材料、配置、構成等は、本発明を限定するものでなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。
＜薄膜熱電対素子１＞
図１は本発明の実施形態に係る薄膜熱電対素子１の概略図である。図１において第１導電性薄膜１１及び第２導電性薄膜１２はそれぞれ異種材料であり、薄膜熱電対素子１の測温接点１８にて接合されている。薄膜熱電対素子１の測温接点１８は、第１導電性薄膜１１及び第２導電性薄膜１２が重なるように接合されている。
図１は本発明の実施形態に係る薄膜熱電対素子１の概略図である。図１において第１導電性薄膜１１及び第２導電性薄膜１２はそれぞれ異種材料であり、薄膜熱電対素子１の測温接点１８にて接合されている。薄膜熱電対素子１の測温接点１８は、第１導電性薄膜１１及び第２導電性薄膜１２が重なるように接合されている。
薄膜熱電対素子１は、交換型の素子であり、コネクタ２に対して着脱可能に構成されている。薄膜熱電対素子１をコネクタ２と組み合わせることで測温素子Ｈが構成されている（図２）。薄膜熱電対素子１と組み合わせるコネクタ２は、薄膜熱電対素子１を着脱可能なものであれば、素子の取付の方式等について、特に限定されるものではない。
また、図３に示されるように、第１導電性薄膜１１及び第２導電性薄膜１２は、測温接点１８とは反対側の接続端部１０ａに位置する外部接続点２０及び２１にて、第１導電性薄膜１１及び第２導電性薄膜１２と同一の金属線と接合される。そして、薄膜熱電対素子１においては、基板１０上に第１導電性薄膜１１及び第２導電性薄膜１２を有し、その一端に被対象物の測温用である測温接点１８、および他端に開放端となる各薄膜パターンの外部接続点２０及び２１が設けられている。薄膜熱電対素子１の外部接続点２０及び２１において、第１補償導線１３及び第２補償導線１４が接続される。
さらに、外部接続点２０及び２１の近傍に他の金属細線からなる補正用熱電対の測温接点１９があり、薄膜熱電対素子１のそれぞれの第１補償導線１３及び第２補償導線１４は補正用熱電対のそれぞれの第１金属線１５及び第２金属線１６と同一材料である。またこの測温素子Ｈにおいて、薄膜熱電対素子１の第１導電性薄膜１１及び第２導電性薄膜１２の材料は第１補償導線１３及び第２補償導線１４とそれぞれ同一材料であり、外部接続点２０及び２１と補正用熱電対の測温接点１９が一体のコネクタ２内に配置されていると好ましい（図３）。この補正用熱電対の測温接点１９を、薄膜熱電対素子１の外部接続点２０及び２１の近傍に設置することにより、単純な構成の測温素子となり、かつ正確な温度を測定することができる。このとき、各熱電対は第１補償導線１３及び第２補償導線１４、第１金属線１５及び第２金属線１６は、ＣＰＵ（計算回路）を備えた演算部１７ａ及び接続線１７ｃにより接続された演算結果表示部１７ｂに接続されている。
薄膜熱電対素子１を形成する基板１０として、ガラス、フィルム、金属などを用いることができる。但し、基板１０を金属などの導電性のある材料とする場合には、予め金属表面にＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３等の絶縁膜を形成した上で薄膜熱電対を形成する必要がある。
したがって、好ましくはフィルムを用いるのが良い。ガラス、フィルムは金属などの導電性のある基板のように、前処理を必要とすることがないため、操作が煩雑になることが無く、好適である。また、フィルムはその可撓性により、測温素子の強度を高めることができる。さらに好ましくは、ポリイミドフィルムを用いるのが良い。ポリイミドフィルムは、折り曲げることが可能で基板を数十ミクロンの厚さにしても壊れにくく取り扱いが容易である点と、２００℃を超える温度でも比較的安定している点において、薄膜熱電対の基板として適した材料である。
したがって、好ましくはフィルムを用いるのが良い。ガラス、フィルムは金属などの導電性のある基板のように、前処理を必要とすることがないため、操作が煩雑になることが無く、好適である。また、フィルムはその可撓性により、測温素子の強度を高めることができる。さらに好ましくは、ポリイミドフィルムを用いるのが良い。ポリイミドフィルムは、折り曲げることが可能で基板を数十ミクロンの厚さにしても壊れにくく取り扱いが容易である点と、２００℃を超える温度でも比較的安定している点において、薄膜熱電対の基板として適した材料である。
基板１０の厚さは、１μｍ以上１５０μｍ以下とすることが好ましく、より好ましくは１μｍ以上５０μｍ以下、特に好ましくは１μｍ以上１８μｍ以下であるとよい。
薄膜熱電対素子１の第１導電性薄膜１１及び第２導電性薄膜１２を構成する異種金属の組み合わせとしては、クロメル－アルメル、ＰｔＲｈ－Ｐｔ、クロメル－コンスタンタン、ナイクロシル－ナイシル、Ｃｕ－コンスタンタン、Ｆｅ－コンスタンタン、Ｉｒ－ＩｒＲｈ、Ｗ－Ｒｅ、Ａｕ－Ｐｔ、Ｐｔ－Ｐｄ、Ｂｉ－Ｓｂなどを用いることができる。好ましくは、使用温度範囲が広く、温度と熱起電力の関係が直線的である、クロメル－アルメルの組み合わせを用いるのが良い（例えば、第１導電性薄膜１１がクロメルであり、第２導電性薄膜１２がアルメルである）。
第１導電性薄膜１１及び第２導電性薄膜１２の厚さは、１０ｎｍ以上１μｍ以下とすることが好ましく、より好ましくは１００ｎｍ以上７００ｎｍ以下、より好ましくは１５０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下であるとよい。
第１導電性薄膜１１及び第２導電性薄膜１２の形成方法としては、スパッタリング法、電子ビーム蒸着法、加熱蒸着法等の真空成膜法や、塗布法等を用いることができる。好ましくは、より薄く均一に薄膜を形成できる真空成膜法を用いるのが良い。さらに好ましくは、蒸着物質との原子組成のずれが少なく、均一に成膜ができるスパッタリング法を用いるのが良い。
薄膜熱電対素子１は保護膜Ｐにより覆われていることが望ましい。保護膜Ｐは薄膜熱電対素子１の耐環境性を高めると共に、薄膜熱電対素子１が外力により変形した際に懸念されるクラックの発生を防ぐ効果もあるためである。適用可能な保護膜Ｐは、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３などを蒸着法、スパッタリング法、ディッピング法等により形成した絶縁膜、スクリーン印刷法によるポリイミドフィルムなどである。好ましくは、耐熱性および耐薬品性が高く、接着性の高いポリイミドフィルムを用いるのがよい。
なお、基板１０の接続端部１０ａにおいて、外部接続点２０及び２１は反対側には、補強部材Ｇが設けられていると好ましい。補強部材Ｇの材質は、特に限定されるものではなく、例えば、エポキシガラスを用いることが可能である。補強部材Ｇによれば、薄膜熱電対素子１の強度が向上し、コネクタ２との接続性が向上する。
図３は、薄膜熱電対素子１を用いる場合における各熱電対の熱起電力と温度差の概略図である。Ｖａは、第１補償導線１３及び第２補償導線１４と第１導電性薄膜１１及び第２導電性薄膜１２の外部接続点２０及び２１と、第１導電性薄膜１１及び第２導電性薄膜１２の外部接続点である薄膜熱電対素子１の測温接点１８との二点間の温度差ΔＴａに対して発生する薄膜熱電対素子１の熱起電力である。ここで、外部接続点２０及び２１は近接していることと、外部接続点２０及び２１の環境の温度は安定していることを前提とする。
Ｖｂは、補正用熱電対である第１金属線１５及び第２金属線１６の測温接点１９と、温度表示器１７との間の温度差ΔＴｂに対して発生する熱起電力である。
薄膜熱電対素子１に接続されている第１補償導線１３及び第２補償導線１４において、薄膜熱電対素子１との外部接続点２０及び２１と温度表示器１７との間にもΔＴｂの温度差があるため、その第１補償導線１３及び第２補償導線１４では熱起電力Ｖｂが発生する。温度表示器１７の温度をＴｃとすると、薄膜熱電対素子１の測温接点１８の温度Ｔは、Ｔ＝ΔＴａ＋ΔＴｂ＋Ｔｃとなる。また、この時に薄膜熱電対素子１の測温接点１８から温度表示器１７の閉回路で発生する熱起電力Ｖは、Ｖ＝Ｖａ＋Ｖｂのようになる。
ここで注意するべき点は、薄膜熱電対素子１において、ある温度差ΔＴｏに対し発生する熱起電力と、薄膜熱電対素子１と同一の材料の金属線で形成される熱電対において温度差ΔＴｏに対し発生する熱起電力とは等しくないということである。よって温度計測器を用いて熱起電力Ｖを測定しても、得られた熱起電力から薄膜熱電対素子１の測温接点１８の温度Ｔを一意的に決めることはできない。
本実施形態においては、第１導電性薄膜１１及び第２導電性薄膜１２と第１補償導線１３及び第２補償導線１４の外部接続点２０及び２１付近に、第１補償導線１３及び第２補償導線１４と同一の材料の金属線で構成される補正用熱電対の測温接点１９を設置して、その補正用熱電対の熱起電力を測定する。そのことによりＶｂが得られ、薄膜熱電対素子１側の閉回路で発生する熱起電力ＶからＶｂを差し引くことにより、導電性薄膜で発生する熱起電力Ｖａを得ることが可能になる。
なお、第１金属線１５及び第２金属線１６で、第１補償導線１３及び第２補償導線１４と異なる材料の組み合わせを使用した場合、熱起電力Ｖｂを正しく評価できなくなり、正確な温度を算出することはできない。
薄膜熱電対素子１の測温接点１８の出力をＶ１、補正用熱電対の測温接点１９の出力をＶ２、ゼロ点補償による計測器の温度をＴｃとしたときに、薄膜熱電対素子１の測温接点１８の温度Ｔは、Ｔ＝ａＶ１＋ｂＶ２＋Ｔｃ（但し、パラメータａ，ｂは温度差と発生する熱起電力との関係から求められる近似曲線により算出される値である）。
このとき、異なる薄膜熱電対素子１の間で温度特性のばらつきが大きい場合、補正係数であるパラメータａ，ｂの個体差が大きくなってしまい代用することができないことが判明した。
本願発明者らが鋭意検討を重ねた結果、薄膜熱電対素子１の製造方法において、基板の上にクロメルからなる第１導電性薄膜及びアルメルからなる第２導電性薄膜を成膜して熱電対を形成する工程において、基板を１００℃よりも高い温度、具体的には１５０℃で加熱すると、異なる薄膜熱電対素子１の間で温度特性のばらつきが小さくなることを見出した。
このとき、温度特性のばらつきが小さくなった薄膜熱電対素子１については、その面粗さ（ＩＳＯ ２５１７８）のパラメータ一について、クロメルからなる第１導電性薄膜の表面の算術平均高さ（Ｓａ）が１．０ｎｍ以下（好ましくは０．９５ｎｍ以下、より好ましくは０．９ｎｍ以下）であり、アルメルからなる第２導電性薄膜の表面の算術平均高さ（Ｓａ）が２．０ｎｍ以下（好ましくは１．９ｎｍ以下、より好ましくは１．８ｎｍ以下）となっていることが分かった。
算術平均高さ（Ｓａ）は、２次元の粗さパラメータである算術平均粗さ（Ｒａ）を３次元に拡張したものであり、３次元粗さパラメータ（３次元高さ方向パラメータ）である。算術平均高さ（Ｓａ）は、測定対象領域において、各点の高さの差の絶対値の平均を表す。算術平均高さ（Ｓａ）は、例えば、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を用いて、１μｍ×１μｍ又は３μｍ×３μｍの観察領域の平均値として算出される値とすればよい。
＜薄膜熱電対素子の製造方法＞
本実施形態に係る薄膜熱電対素子の製造方法は、基板１０を用意する工程（ステップＳ１）と、基板１０の上に第１導電性薄膜１１及び第２導電性薄膜１２を成膜して、一端側に測温接点１８を有し、他端側に各薄膜の外部接続点２０，２１を備えた熱電対を形成する工程（ステップＳ２）と、を行い、熱電対を形成する工程では、基板１０を１００℃よりも高い温度で加熱することを特徴とする薄膜熱電対素子の製造方法である。
本実施形態に係る薄膜熱電対素子の製造方法は、基板１０を用意する工程（ステップＳ１）と、基板１０の上に第１導電性薄膜１１及び第２導電性薄膜１２を成膜して、一端側に測温接点１８を有し、他端側に各薄膜の外部接続点２０，２１を備えた熱電対を形成する工程（ステップＳ２）と、を行い、熱電対を形成する工程では、基板１０を１００℃よりも高い温度で加熱することを特徴とする薄膜熱電対素子の製造方法である。
熱電対を形成する工程（ステップＳ２）は、蒸着物質との原子組成のずれが少なく、均一に成膜ができるスパッタリング法で行われることが好ましい。このとき、基板としてポリイミドフィルムを用いると好適であり、１００℃よりも高い温度、好ましくは１２０℃以上、より好ましくは１３０℃以上、更に好ましくは１４０℃以上、特に好ましくは１５０℃以上で加熱するとよい。なお、基板の加熱温度の上限値は、基板の材質、成膜されるクロメル薄膜やアルメル薄膜の膜質にもよるが、２５０℃以下、好ましくは２３０℃以下、より好ましくは２１０℃以下、更に好ましくは２００℃以下であるとよい。
本実施形態に係る薄膜熱電対素子の製造方法によれば、得られる薄膜熱電対素子の第１導電性薄膜（好ましくはクロメルからなる）の表面の算術平均高さ（Ｓａ）が１．０ｎｍ以下、好ましくは０．９５ｎｍ以下、より好ましくは０．９ｎｍ以下であり、第２導電性薄膜（好ましくはアルメルからなる）の表面の算術平均高さ（Ｓａ）が２．０ｎｍ以下、好ましくは１．９ｎｍ以下、より好ましくは１．８ｎｍ以下となる。
以下、本発明の薄膜熱電対素子及び薄膜熱電対素子の製造方法の具体的実施例について説明するが、本発明は、これに限定されるものではない。
＜Ａ．薄膜熱電対素子の作成＞
以下の条件で、基板としてのポリイミド基材の上に、クロメル－アルメルの組み合わせで導電性薄膜を積層した。
スパッタ装置 ：カルーセル型バッチ式スパッタ装置
ターゲット ：５インチ×２５インチ、クロメル－アルメル
スパッタ方式 ：ＤＣマグネトロンスパッタ
排気装置 ：ターボ分子ポンプ
到達真空度 ：２～５×１０－４Ｐａ
基材温度 ：２５°Ｃ（室温）又は１５０℃（設定値）
スパッタ電力 ：７．５ｋＷ
導電性薄膜の膜厚：３００～５００±１０ｎｍ
Ａｒ流量 ：２５０ｓｃｃｍ
使用基材 ：ポリイミド（ＰＩ）フィルム基材（５０μｍ厚）
以下の条件で、基板としてのポリイミド基材の上に、クロメル－アルメルの組み合わせで導電性薄膜を積層した。
スパッタ装置 ：カルーセル型バッチ式スパッタ装置
ターゲット ：５インチ×２５インチ、クロメル－アルメル
スパッタ方式 ：ＤＣマグネトロンスパッタ
排気装置 ：ターボ分子ポンプ
到達真空度 ：２～５×１０－４Ｐａ
基材温度 ：２５°Ｃ（室温）又は１５０℃（設定値）
スパッタ電力 ：７．５ｋＷ
導電性薄膜の膜厚：３００～５００±１０ｎｍ
Ａｒ流量 ：２５０ｓｃｃｍ
使用基材 ：ポリイミド（ＰＩ）フィルム基材（５０μｍ厚）
＜Ｂ．表面粗さの測定＞
作成した各薄膜熱電対素子における導電性薄膜の表面粗さについて評価を行った。
具体的には、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ、Ｂｒｕｋｅｒ ＡＸＳ製、Ｉｎｎｏｖａ）を用いて、各サンプル表面の面粗さ（ＩＳＯ ２５１７８）のパラメータ一として、算術平均高さ（Ｓａ）、最大高さ（Ｓｚ）、クルトシス（尖り度、Ｓｋｕ）及びスキューネス（偏り度、Ｓｓｋ）を以下の測定条件で測定した。結果を、図４、図５及び表１に示す。
測定モード：Ｔａｐｐｉｎｇ
Ｉｎｐｕｔ Ｇａｉｎ：×２０
Ｔａｒｇｅｔ Ｔａｐｐｉｎｇ Ｓｉｇｎａｌ：２Ｖ
Ｓｃａｎ Ｒａｎｇ ｅ：３μｍ×３μｍ又は１μｍ×１μｍ
Ｓｃａｎ Ｒａｔｅ：０．３ Ｈｚ
Ｌｉｎｅ：２５６
Ｃｌｏｓｅｄ Ｌｏｏｐ：ＯＮ
作成した各薄膜熱電対素子における導電性薄膜の表面粗さについて評価を行った。
具体的には、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ、Ｂｒｕｋｅｒ ＡＸＳ製、Ｉｎｎｏｖａ）を用いて、各サンプル表面の面粗さ（ＩＳＯ ２５１７８）のパラメータ一として、算術平均高さ（Ｓａ）、最大高さ（Ｓｚ）、クルトシス（尖り度、Ｓｋｕ）及びスキューネス（偏り度、Ｓｓｋ）を以下の測定条件で測定した。結果を、図４、図５及び表１に示す。
測定モード：Ｔａｐｐｉｎｇ
Ｉｎｐｕｔ Ｇａｉｎ：×２０
Ｔａｒｇｅｔ Ｔａｐｐｉｎｇ Ｓｉｇｎａｌ：２Ｖ
Ｓｃａｎ Ｒａｎｇ ｅ：３μｍ×３μｍ又は１μｍ×１μｍ
Ｓｃａｎ Ｒａｔｅ：０．３ Ｈｚ
Ｌｉｎｅ：２５６
Ｃｌｏｓｅｄ Ｌｏｏｐ：ＯＮ
基板を１５０℃で加熱したサンプルについて、導電性薄膜の表面の算術平均高さ（Ｓａ）が、クロメル（例１及び例５）で１．０ｎｍ以下であり、アルメル（例３及び例７）で２．０ｎｍ以下であった。また、基板を加熱しなかったサンプル（室温、２５℃）について、導電性薄膜の表面の算術平均高さ（Ｓａ）が、クロメル（例２及び例６）で１．３ｎｍ以上であり、アルメル（例４及び例８）で２．６ｎｍ以上であった。
＜Ｃ．温度特性の測定＞
薄膜熱電対素子の導電性薄膜を構成する材料として、クロメル－アルメルを用い、基材温度を１００℃又は１５０℃（設定値）として、上記の条件に基づいてスパッタリング法により、基板としてのポリイミドフィルム上に薄膜熱電対を形成した。さらに、形成した薄膜熱電対に基板とは異なるポリイミドフィルムを接着し、それを保護膜とした。
薄膜熱電対素子の導電性薄膜を構成する材料として、クロメル－アルメルを用い、基材温度を１００℃又は１５０℃（設定値）として、上記の条件に基づいてスパッタリング法により、基板としてのポリイミドフィルム上に薄膜熱電対を形成した。さらに、形成した薄膜熱電対に基板とは異なるポリイミドフィルムを接着し、それを保護膜とした。
図６に、通常のＫ型熱電対素子を基準とした各薄膜熱電対素子の温度特性値を示すグラフを示す。図６に示すデータは、基材の加熱温１００℃と１５０℃のそれぞれで２シート用意して測定をした結果である。薄膜熱電対素子の起電力は、バルクの熱電対素子７～８割であるため、正しい温度を求めるために補正が必要である。薄膜熱電対素子の測温接点と、コネクタ部（つまり、外部接続点）の温度を測定して、両測定値から真の温度を計算して求める。真の温度＝｛Ｔ（薄膜）－Ｔ（コネクタ）｝／ａ＋Ｔ（コネクタ）としたときに、ａ＝（薄膜熱電対の温度特性の傾き）／（Ｋ型熱電対の温度特性の傾き）である（温度特性の傾きは、起電力と温度の関係をプロットしたグラフから計算される傾きである）。図６の縦軸はこのａの値に相当する。
クロメル－アルメルの導電性薄膜をポリイミド基板の上に成膜する際に、基材温度が１００℃以下である場合には各素子の間でその温度特性が大きくばらついていた。これに対して、導電性薄膜を成膜する際に、基材温度を１００℃超、具体的には１５０℃以上とすることで、各素子の間で温度特性が略一致（図６の縦軸で±０．００７５、温度に換算して±１℃の範囲内）することがわかった。
＜Ｄ．まとめ＞
以上の結果から、膜熱電対素子の製造方法に際し、基板の上にクロメルからなる第１導電性薄膜及びアルメルからなる第２導電性薄膜を成膜して熱電対を形成する工程において、基板を１００℃よりも高い温度、具体的には１５０℃で加熱すると、異なる薄膜熱電対素子の間で温度特性のばらつきが小さくなることがわかった。
以上の結果から、膜熱電対素子の製造方法に際し、基板の上にクロメルからなる第１導電性薄膜及びアルメルからなる第２導電性薄膜を成膜して熱電対を形成する工程において、基板を１００℃よりも高い温度、具体的には１５０℃で加熱すると、異なる薄膜熱電対素子の間で温度特性のばらつきが小さくなることがわかった。
このとき、薄膜熱電対素子において、クロメルからなる第１導電性薄膜の表面の算術平均高さ（Ｓａ）が１．０ｎｍ以下であり、アルメルからなる第２導電性薄膜の表面の算術平均高さ（Ｓａ）が２．０ｎｍ以下となっており、クロメル薄膜やアルメル薄膜の膜質が安定化し、起電力のばらつきが低減したことが示唆された。
本発明の薄膜熱電対素子及び測温素子を用いることにより、薄膜熱電対素子を交換可能なものとすることができる。薄膜熱電対素子を用いた温度測定の利用分野は、特に限定されるものではないが、極小部の温度測定を好適に行うことが可能であり、例えば、燃料電池、加熱ローラー、熱プレス、電子回路部品発熱温度、化学反応温度、瞬間加熱温度などを測定することができる。
Ｈ 測温素子
１ 薄膜熱電対素子
Ｐ 保護膜
Ｇ 補強部材
２ コネクタ
１０ 基板
１０ａ 接続端部
１１ 第１導電性薄膜
１２ 第２導電性薄膜
１３ 第１補償導線
１４ 第２補償導線
１５ 第１金属線
１６ 第２金属線
１７ａ 演算部
１７ｂ 演算結果表示部
１７ｃ 接続線
１８ 測温接点
１９ 補正用熱電対の測温接点
２０ 外部接続点
２１ 外部接続点
１ 薄膜熱電対素子
Ｐ 保護膜
Ｇ 補強部材
２ コネクタ
１０ 基板
１０ａ 接続端部
１１ 第１導電性薄膜
１２ 第２導電性薄膜
１３ 第１補償導線
１４ 第２補償導線
１５ 第１金属線
１６ 第２金属線
１７ａ 演算部
１７ｂ 演算結果表示部
１７ｃ 接続線
１８ 測温接点
１９ 補正用熱電対の測温接点
２０ 外部接続点
２１ 外部接続点
Claims (7)
- 基板と、
該基板の上にクロメルからなる第１導電性薄膜及びアルメルからなる第２導電性薄膜により形成され、一端側に測温用接点を有し、他端側に各薄膜の外部接続点を備えた熱電対と、を備え、
前記第１導電性薄膜の表面の算術平均高さ（Ｓａ）が１．０ｎｍ以下であり、
前記第２導電性薄膜の表面の算術平均高さ（Ｓａ）が２．０ｎｍ以下であることを特徴とする薄膜熱電対素子。 - 前記基板の他端側において、前記外部接続点とは反対側には、補強部材が設けられていることを特徴とする請求項１記載の薄膜熱電対素子。
- 請求項１又は２に記載の薄膜熱電対素子と、
前記薄膜熱電対素子の外部接続点と接続された一対の補償導線と、
前記外部接続点と離間した近傍に接点を有する、一対の金属線からなる第２の熱電対と、を備え、
前記一対の補償導線と、前記第２の熱電対の一対の金属線は、同一組み合わせの材料により構成されており、
前記第１導電性薄膜及び前記第２導電性薄膜の材料は、前記薄膜熱電対素子の外部接続点と接続された一対の金属線と同一組み合わせの材料からなることを特徴とする測温素子。 - 前記外部接続点と、
前記外部接続点で接続される前記一対の補償導線と、を内部に収容するコネクタを有し、
前記第２の熱電対の接点は、前記外部接続点のそれぞれを結ぶ同一線上に離間して、
前記コネクタ内に一体に配設されていることを特徴とする請求項３記載の測温素子。 - 基板を用意する工程と、
前記基板の上に第１導電性薄膜及び第２導電性薄膜を成膜して、一端側に測温用接点を有し、他端側に各薄膜の外部接続点を備えた熱電対を形成する工程と、を行い、
前記熱電対を形成する工程では、前記基板を１００℃よりも高い温度で加熱することを特徴とする薄膜熱電対素子の製造方法。 - 前記第１導電性薄膜はクロメルからなり、
前記第２導電性薄膜はアルメルからなることを特徴とする請求項５に記載の薄膜熱電対素子の製造方法。 - 前記第１導電性薄膜の表面の算術平均高さ（Ｓａ）が１．０ｎｍ以下であり、前記第２導電性薄膜の表面の算術平均高さ（Ｓａ）が２．０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項６に記載の薄膜熱電対素子の製造方法。
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|---|---|
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