WO2024203137A1 - モジュール及び熱流センサ - Google Patents

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WO2024203137A1
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WO
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heat flow
thermoelectric conversion
module
thin
thin wire
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PCT/JP2024/008893
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English (en)
French (fr)
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拓実 井ノ原
陽介 中西
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Nitto Denko Corp
Original Assignee
Nitto Denko Corp
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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N15/00—Thermoelectric devices without a junction of dissimilar materials; Thermomagnetic devices, e.g. using the Nernst-Ettingshausen effect
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K17/00—Measuring quantity of heat
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • 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

  • thermoelectric conversion modules capable of detecting the distribution of internal heat flux are known.
  • Patent Document 1 describes a thermoelectric conversion module in which multiple thermoelectric conversion element pairs, each of which is an n-type thermoelectric conversion element and a p-type thermoelectric conversion element connected via an electrode plate, are arranged on one surface and connected in series.
  • This thermoelectric conversion module is a ⁇ -type thermoelectric conversion module and has a first output terminal, a second output terminal, and an intermediate output terminal.
  • the first output terminal and the second output terminal are formed on the thermoelectric conversion element pair on one end side and the thermoelectric conversion element pair on the other end side, respectively, of the multiple thermoelectric conversion element pairs connected in series.
  • the intermediate output terminal is formed at any position between the thermoelectric conversion element pair on one end side and the thermoelectric conversion element pair on the other end side.
  • thermoelectric conversion module the potential difference generated in each thermoelectric conversion element pair changes depending on the heat flux applied to each thermoelectric conversion element pair. Therefore, by using the intermediate output terminal to measure the voltage generated in any one of the multiple thermoelectric conversion element pairs, the distribution of the heat flux applied to the thermoelectric conversion module can be detected.
  • thermoelectric conversion unit for thermal sensing. If such a module can detect heat flow at multiple points on the thermal sensing target, the value of the module could be increased.
  • thermoelectric conversion module described in Patent Document 1 can detect the distribution of internal heat flux, but it is necessary to arrange multiple thermoelectric conversion element pairs in which an n-type thermoelectric conversion element and a p-type thermoelectric conversion element are connected via an electrode plate.
  • This thermoelectric conversion module has a complex configuration, and it is thought that the manufacturing of this thermoelectric conversion module requires a complex process and is likely to increase manufacturing costs. For this reason, the thermoelectric conversion module described in Patent Document 1 has room for reconsideration from the perspective of productivity.
  • the present invention provides a module that can detect heat flow at multiple locations and is advantageous from the standpoint of productivity.
  • the present invention relates to a first heat flow detection unit disposed on a substrate, the first heat flow detection unit including a first thermoelectric conversion unit including a plurality of first thin wires and a first connection unit electrically connecting the first thin wires to each other; a second heat flow detection unit disposed on the base material and including a second thermoelectric conversion unit forming a plurality of second thin wires and a second connection unit electrically connecting the second thin wires to each other; The first thin wires and the second thin wires extend parallel to each other. Provide a module.
  • the present invention also provides a method for producing a method for manufacturing a semiconductor device comprising the steps of: Equipped with the above module, A heat flow sensor is provided.
  • the above module can detect heat flow at multiple locations and is advantageous from the standpoint of productivity.
  • FIG. 1 is a plan view showing an example of a module according to the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view showing an example of a module according to a reference example.
  • FIG. 3 is a graph showing the relationship between the magnetization of the thin wire of the thermoelectric conversion portion and an external magnetic field.
  • FIG. 4 is a plan view showing an example of a method for manufacturing the module shown in FIG.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of a sensor according to the present invention.
  • FIG. 6 is a plan view showing another example of a module according to the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram showing a schematic diagram of a method for measuring the internal stress of a crystal.
  • the module 1a includes a first heat flow detection unit 10 and a second heat flow detection unit 20.
  • the first heat flow detection unit 10 and the second heat flow detection unit 20 are arranged on a substrate 30.
  • the first heat flow detection unit 10 and the second heat flow detection unit 20 are arranged, for example, on a surface of the substrate 30 that forms the same plane.
  • the first heat flow detection unit 10 includes a first thermoelectric conversion unit 11 and a first connection unit 12.
  • the first thermoelectric conversion unit 11 forms a plurality of first thin wires 11a.
  • the first connection unit 12 electrically connects the first thin wires 11a to each other.
  • the first connection unit 12 forms a plurality of thin wires 12a.
  • the multiple first thin wires 11a and the multiple second thin wires 21a extend parallel to each other. Therefore, for example, it is possible to carry out a process to impart predetermined thermoelectric conversion characteristics to these thin wires all at once, which tends to increase the productivity of the module 1a. In addition, there is little variation in the heat flow detection characteristics of the first heat flow detection unit 10 and the second heat flow detection unit 20. Therefore, according to the module 1a, it is easy to detect heat flows at multiple locations with high accuracy. For example, when the first heat flow detection unit 10 and the second heat flow detection unit 20 are arranged along the same plane, the multiple first thin wires 11a and the multiple second thin wires 21a extend parallel to each other.
  • the multiple first thin wires 11a and the multiple second thin wires 21a extend, for example, along the Y-axis direction.
  • the X-axis, Y-axis, and Z-axis are mutually perpendicular.
  • the Z-axis is perpendicular to the surface of the substrate 30.
  • the first thermoelectric conversion section 11 and the second thermoelectric conversion section 21 are arranged, for example, along a plane parallel to the XY plane.
  • the second thin wires 21a extend non-parallel to the first thin wires 11a.
  • the straight line extending the second thin wires 21a intersects with the straight line extending the first thin wires 11a.
  • the first thermoelectric conversion unit 11 and the second thermoelectric conversion unit 21 are rotationally symmetric with respect to a rotation axis that passes through a specific point P1 on the XY plane and is parallel to the Z axis, for example.
  • thermoelectric conversion characteristic to the thin wires included in the first thermoelectric conversion unit 11 and the second thermoelectric conversion unit 21. This is not advantageous from the viewpoint of the productivity of the module. Furthermore, if a process for imparting predetermined thermoelectric conversion characteristics to the fine wires contained in the first thermoelectric conversion unit 11 and the second thermoelectric conversion unit 21 is carried out at the same time, the variation in the heat flow detection characteristics in the first heat flow detection unit 10 and the second heat flow detection unit 20 is likely to increase, making it difficult to accurately detect heat flows at multiple locations.
  • the second thermoelectric conversion section 21 includes, for example, second thin wires 21a having different lengths.
  • the degree of freedom of the shape of the first thermoelectric conversion section 11 and the second thermoelectric conversion section 21 is likely to be high, and the shape of the first thermoelectric conversion section 11 and the second thermoelectric conversion section 21 is likely to be easily adjusted to match the shape of the substrate 30. For example, it is easy to reduce the dimension of the substrate 30 in a specific direction.
  • the heat flow detection sensitivity of the first thermoelectric conversion section 11 and the second thermoelectric conversion section 21 can be proportional to, for example, the total length L1 of the multiple first thin wires 11a and the total length L2 of the multiple second thin wires 21a, respectively.
  • the second thermoelectric conversion section 21 includes second thin wires 21a having different lengths, it is easy to align the area of the first thermoelectric conversion section 11 and the area of the second thermoelectric conversion section 21, and to align the width of the first thin wires 11a and the width of the second thin wires 21a, while aligning the heat flow detection sensitivity of the first heat flow detection section 10 and the second heat flow detection section 20.
  • the coefficient of variation of the length of the second thin wires 21a in the second thermoelectric conversion section 21 is not limited to a specific value.
  • the coefficient of variation is, for example, larger than the coefficient of variation of the length of the first thin wires 11a in the first thermoelectric conversion section 11.
  • the coefficient of variation is, for example, 0.01 to 0.1, and may be 0.02 to 0.09, or may be 0.03 to 0.08.
  • the coefficient of variation is a weighted coefficient of variation determined according to the following formulas (1) to (3).
  • x i is the length of each thin wire.
  • x wav is the weighted average of the lengths of the thin wires
  • ⁇ is the standard deviation of the weighted average.
  • w i is the weight of the length of each thin wire, and is the ratio of the length of each thin wire to the sum of the lengths of the thin wires.
  • ⁇ i is the residual, which is the difference obtained by subtracting the weighted average x wav from the length of each thin wire, and n is the number of thin wires.
  • Weighted coefficient of variation ⁇ / x wav Equation (1)
  • the sensitivity of heat flow detection in the first heat flow detection unit 10 and the second heat flow detection unit 20 can be proportional to, for example, the sum L1 of the lengths of the multiple first thin wires 11a and the sum L2 of the lengths of the multiple second thin wires 21a, respectively. Therefore, in order to reduce the variation in the heat flow detection characteristics in the first heat flow detection unit 10 and the second heat flow detection unit 20, it is desirable that the difference between the sums L1 and L2 is small.
  • the ratio L2/L1 of the sum L2 to the sum L1 is, for example, 0.90 to 1.10, preferably 0.95 to 1.05, and more preferably 0.99 to 1.01.
  • the first thermoelectric conversion unit 11 generates an electromotive force in the length direction of the first thin wire 11a, for example, due to a heat flow perpendicular to the surface of the substrate 30 (Z-axis direction).
  • the second thermoelectric conversion unit 21 generates an electromotive force in the length direction of the second thin wire 21a, for example, due to a heat flow perpendicular to the surface of the substrate 30.
  • Each of the first thermoelectric conversion unit 11 and the second thermoelectric conversion unit 21 generates an electromotive force, for example, by the magneto-thermoelectric effect.
  • the magneto-thermoelectric effect that generates the electromotive force in each of the first thermoelectric conversion unit 11 and the second thermoelectric conversion unit 21 may be the anomalous Nernst effect or the spin Seebeck effect. According to these magneto-thermoelectric effects, an electromotive force is generated in a direction perpendicular to the magnetization and perpendicular to the heat flow.
  • the first thermoelectric conversion unit 11 and the second thermoelectric conversion unit 21 are, for example, perpendicular to the length direction (Y-axis direction) of the first thin wire 11a and the second thin wire 21a, respectively, and are magnetized in the width direction (X-axis direction) extending along the surface of the substrate 30.
  • Each of the first thin wire 11a and the second thin wire 21a contains, for example, a predetermined magnetic material.
  • the magnetic material contained in the first thin wire 11a has an easy magnetization axis, for example, perpendicular to the length direction of the first thin wire 11a and in the width direction (X-axis direction) extending along the surface of the substrate 30.
  • the magnetic material contained in the second thin wire 21a has an easy magnetization axis, for example, perpendicular to the length direction of the second thin wire 21a and in the width direction (X-axis direction) extending along the surface of the substrate 30.
  • the difference ⁇ 2 - ⁇ 1 obtained by subtracting the first internal stress ⁇ 1 of the first thin wire 11a from the second internal stress ⁇ 2 of the first thin wire 11a is not limited to a specific value.
  • the difference ⁇ 2 - ⁇ 1 is, for example, 50 MPa or more.
  • the difference ⁇ 2 - ⁇ 1 obtained by subtracting the first internal stress ⁇ 1 of the second thin wire 21a from the second internal stress ⁇ 2 of the second thin wire 21a is not limited to a specific value.
  • the difference ⁇ 2 - ⁇ 1 is, for example, 50 MPa or more.
  • the first internal stress ⁇ 1 is the internal stress of the first thin wire 11a or the second thin wire 21a in a first direction parallel to the surface of the substrate 30.
  • the second internal stress ⁇ 2 is the internal stress of the first thin wire 11a or the second thin wire 21a in a second direction parallel to the surface of the substrate 30 and perpendicular to the first direction.
  • the first fine wire 11a or the second fine wire 21a is likely to have an easy magnetization axis in the width direction of the first fine wire 11a or the width direction of the second fine wire 21a, respectively.
  • thermoelectric conversion unit 11 and the second thermoelectric conversion unit 21 This makes it easy for the first thermoelectric conversion unit 11 and the second thermoelectric conversion unit 21 to exhibit desired thermoelectric performance, and the sensitivity of heat flow detection in the first heat flow detection unit 10 and the second heat flow detection unit 20 is likely to be high.
  • a positive internal stress indicates a tensile stress
  • a negative internal stress indicates a compressive stress.
  • FIG. 3 is a graph showing an example of the relationship between the magnetization of the first thin wire 11a and the second thin wire 21a and the external magnetic field.
  • the solid line graph shows the relationship between the magnetization of the first thin wire 11a and the second thin wire 21a in the second direction and the external magnetic field.
  • the dashed line graph shows the relationship between the magnetization of the first thin wire 11a and the second thin wire 21a in the first direction and the external magnetic field.
  • the difference ⁇ 2 - ⁇ 1 is 50 MPa or more, so that the magnetic properties of the first fine wire 11a and the second fine wire 21a have large anisotropy in the second direction and the first direction. Due to such large anisotropy of the magnetic properties, the first fine wire 11a and the second fine wire 21a are likely to have an easy magnetization axis in the second direction and a hard magnetization axis in the first direction. As a result, each of the first fine wire 11a and the second fine wire 21a is likely to exhibit stable behavior against an external magnetic field, and each of the first thermoelectric conversion unit 11 and the second thermoelectric conversion unit 21 is likely to exhibit the desired thermoelectric performance.
  • the difference ⁇ 2 - ⁇ 1 may be 100 MPa or more, 150 MPa or more, or 200 MPa or more.
  • the upper limit of the difference ⁇ 2 - ⁇ 1 is not limited to a specific value.
  • the difference ⁇ 2 - ⁇ 1 is, for example, 900 MPa or less. In this case, even if a bending load in the second direction is applied to both ends of the first thin wire 11a and the second thin wire 21a, cracks are unlikely to occur in the first thin wire 11a and the second thin wire 21a.
  • the first internal stress ⁇ 1 may be a tensile stress or a compressive stress.
  • the first internal stress ⁇ 1 is, for example, 900 MPa or less. This makes it easy to adjust the difference ⁇ 2 - ⁇ 1 in the first thin wire 11a and the second thin wire 21a to 50 MPa or more. In addition, even if a bending load in the first direction is applied to both ends of the first thin wire 11a and the second thin wire 21a, cracks are unlikely to occur in the first thin wire 11a and the second thin wire 21a.
  • the first internal stress ⁇ 1 is, for example, -900 MPa or more.
  • the first internal stress ⁇ 1 may be included in any of the ranges determined by all combinations of a lower limit value that is any one of -900 MPa, -700 MPa, -500 MPa, and -300 MPa and an upper limit value that is any one of 900 MPa, 700 MPa, 500 MPa, and 300 MPa.
  • the second internal stress ⁇ 2 may be a tensile stress or a compressive stress.
  • the second internal stress ⁇ 2 is, for example, -900 MPa or more. This makes it easy to adjust the difference ⁇ 2 - ⁇ 1 to 50 MPa or more.
  • the second internal stress ⁇ 2 is, for example, 900 MPa or less. In this case, even if a bending load in the second direction is applied to both ends of the first fine wire 11a and the second fine wire 21a, cracks are unlikely to occur in the first fine wire 11a and the second fine wire 21a.
  • the second internal stress ⁇ 2 may be included in any of the ranges determined by all combinations of a lower limit value that is any one of -900 MPa, -700 MPa, -500 MPa, and -300 MPa and an upper limit value that is any one of 900 MPa, 700 MPa, 500 MPa, and 300 MPa.
  • the magnetostriction constant of the magnetic material contained in the first thin wire 11a and the second thin wire 21a may be a positive value or a negative value.
  • the magnetostriction constant of the magnetic material is a positive value
  • the Y-axis direction corresponds to the first direction
  • the X-axis direction corresponds to the second direction.
  • the magnetostriction constant of the magnetic material contained in the first thin wire 11a and the second thin wire 21a is a negative value
  • the X-axis direction corresponds to the first direction
  • the Y-axis direction corresponds to the second direction.
  • the first thin wire 11a and the second thin wire 21a extend in the Y-axis direction, so that in the first thin wire 11a and the second thin wire 21a, when considering the shape magnetic anisotropy, it seems that the magnetization easy axis occurs in the Y-axis direction and the magnetization hard axis occurs in the X-axis direction.
  • the difference ⁇ 2 - ⁇ 1 in the first thin wire 11a and the second thin wire 21a is 50 MPa or more, the magnetic properties of the first thin wire 11a and the second thin wire 21a have large anisotropy in the second direction and the first direction as described above.
  • the first thin wire 11a and the second thin wire 21a are likely to have an easy magnetization axis in the X-axis direction, and each of the first thin wire 11a and the second thin wire 21a is likely to exhibit stable behavior against an external magnetic field, and as a result, each of the first thermoelectric conversion section 11 and the second thermoelectric conversion section 21 is likely to exhibit desired thermoelectric performance.
  • the first thin wire 11a and the second thin wire 21a contain, for example, a material exhibiting the anomalous Nernst effect.
  • the material exhibiting the anomalous Nernst effect is not limited to a specific material.
  • the material exhibiting the anomalous Nernst effect is, for example, a magnetic material having a saturation magnetic susceptibility of 5 ⁇ 10 ⁇ 3 T or more or a material having a band structure with a Weyl point in the vicinity of the Fermi energy.
  • the magnetic material may be a ferrimagnetic material.
  • the first thin wire 11a and the second thin wire 21a contain, for example, at least one material selected from the group consisting of the following (i), (ii), (iii), (iv), and (v) as the material exhibiting the anomalous Nernst effect.
  • X is a typical element or a transition element.
  • X is, for example, Al, Ga, Ge, Sn, Si, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Sc, Ni, Mn, or Co.
  • the combination of M1 and M2 is not limited to a specific combination as long as M1 and M2 are different typical elements.
  • the combination of M1 and M2 is, for example, Ga and Al, Si and Al, or Ga and B.
  • the magnetic thin film 11 may contain Co 2 MnGa or Mn 3 Sn as a material exhibiting the anomalous Nernst effect.
  • the absolute value of the magnetostriction constant ⁇ may be 10 ⁇ 10 ⁇ 6 or more, or may be 20 ⁇ 10 ⁇ 6 or more.
  • the multiple first thin wires 11a are electrically connected in series by the first connection unit 12.
  • the multiple second thin wires 21a are electrically connected in series by the second connection unit 22.
  • the first heat flow detection unit 10 has, for example, a meander pattern.
  • the second heat flow detection unit 20 has a meander pattern.
  • the thickness of the first thin wire 11a and the second thin wire 21a may be included in any of the ranges determined by all combinations of a lower limit value of any one of 5 nm, 10 nm, 20 nm, 30 nm, and 50 nm and an upper limit value of any one of 1000 nm, 750 nm, 500 nm, 400 nm, 300 nm, and 200 nm.
  • the width which is the dimension in the X-axis direction of the first thin wire 11a and the second thin wire 21a, is not limited to a specific value. This width is, for example, 500 ⁇ m or less. This allows the amount of material used to form the magnetic thermoelectric converter in the thermoelectric conversion element 100 to be reduced, making it easy to reduce the manufacturing cost of the thermoelectric conversion element 100. In addition, it is easy to arrange a large number of first thin wires 11a and second thin wires 21a in the X-axis direction, making it easy to increase the sensitivity of heat flow detection in the first heat flow detection unit 10 and the second heat flow detection unit 20. The width of the first thin wire 11a and the second thin wire 21a is, for example, 0.1 ⁇ m or more. Breaks are less likely to occur in the first heat flow detection unit 10 and the second heat flow detection unit 20, making it easy for the module 1a to exhibit high durability.
  • the width of the first thin wire 11a and the second thin wire 21a may be included in any of the ranges determined by all combinations of a lower limit value of any one of 0.1 ⁇ m, 0.5 ⁇ m, 1 ⁇ m, 2 ⁇ m, 5 ⁇ m, 10 ⁇ m, 20 ⁇ m, and 30 ⁇ m and an upper limit value of any one of 500 ⁇ m, 400 ⁇ m, 300 ⁇ m, 200 ⁇ m, 100 ⁇ m, and 50 ⁇ m.
  • the thickness which is the dimension in the Z-axis direction of the thin wires 12a and 22a, is not limited to a specific value.
  • the thickness is, for example, 1000 nm or less. This allows the amount of material used to form the first connection portion 12 and the second connection portion 22 to be reduced, making it easier to reduce the manufacturing costs of the module 1a. In addition, breaks are less likely to occur in the first heat flow detection portion 10 and the second heat flow detection portion 20.
  • the thickness of the thin wires 12a and 22a is, for example, 5 nm or more. This makes it easier for the module 1a to exhibit high durability.
  • the width of the thin wires 12a and 22a is not limited to a specific value. This width is, for example, 500 ⁇ m or less. This allows the amount of material used to form the first connection portion 12 and the second connection portion 22 to be reduced, making it easier to reduce the manufacturing costs of the module 1a. In addition, it is easy to arrange a large number of thin wires 12a and 22a, making it easier to increase the sensitivity of heat flow detection in the first heat flow detection portion 10 and the second heat flow detection portion 20.
  • the width of the thin wires 12a and 22a is, for example, 0.1 ⁇ m or more. This makes it harder for breaks to occur in the first heat flow detection portion 10 and the second heat flow detection portion 20, making it easier for the module 1a to exhibit high durability.
  • the width of the thin wire 12a and the thin wire 22a may be included in any of the ranges determined by all combinations of a lower limit value of 0.1 ⁇ m, 0.5 ⁇ m, 1 ⁇ m, 2 ⁇ m, 5 ⁇ m, 10 ⁇ m, 20 ⁇ m, and 30 ⁇ m and an upper limit value of 500 ⁇ m, 400 ⁇ m, 300 ⁇ m, 200 ⁇ m, 100 ⁇ m, and 50 ⁇ m.
  • the substrate 30 is not limited to a specific substrate as long as it can provide a surface on which the first heat flow detection unit 10 and the second heat flow detection unit 20 are disposed.
  • the surface of the substrate 30 on which the first heat flow detection unit 10 and the second heat flow detection unit 20 are disposed is formed, for example, from a dielectric material.
  • the material forming the substrate 30 may be an organic polymer or an inorganic material such as glass or ceramics. Examples of organic polymers are polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), acrylic resin (PMMA), polycarbonate (PC), polyimide (PI), or cycloolefin polymer (COP).
  • the substrate 30 has, for example, flexibility.
  • the substrate 30 has elasticity that allows the test specimen to be elastically deformed when, for example, a strip-shaped test specimen made from the substrate 20 is wound around a cylindrical mandrel having a diameter of 10 cm so that both ends in the longitudinal direction of the test specimen face in the same direction.
  • the substrate may be rigid.
  • the substrate 30 may be, for example, in the form of a sheet, a film, or a plate.
  • the thickness of the substrate 30 is not limited to a specific thickness.
  • the thickness of the substrate 30 is, for example, 4 to 250 ⁇ m.
  • thermoelectric conversion section 11 and the second thermoelectric conversion section 21 are formed on one main surface of a large or long substrate 30a by a method such as sputtering, chemical vapor deposition (CVD), pulsed laser deposition (PLD), ion plating, and plating.
  • CVD chemical vapor deposition
  • PLD pulsed laser deposition
  • ion plating ion plating
  • plating plating
  • the substrate 30a and the film of the precursor of the first thermoelectric conversion section 11 and the second thermoelectric conversion section 21 are heated at a predetermined temperature as necessary.
  • the temperature of the heat treatment is not limited to a specific temperature.
  • the ambient temperature of the substrate 30a and the precursor of the first thermoelectric conversion section 11 and the second thermoelectric conversion section 21 in the heat treatment is, for example, 50° C.
  • the ambient temperature of the substrate 30a and the precursor of the first thermoelectric conversion section 11 and the second thermoelectric conversion section 21 in the heat treatment may be 100° C. or higher, 150° C. or higher, or 200° C. or higher, for example, 300° C. or lower.
  • the time during which the ambient temperature of the substrate 30a is maintained at 50°C or higher during the heat treatment is not limited to a specific value.
  • the time is, for example, 10 minutes or more and 3 hours or less.
  • a photoresist is applied onto the film of the precursor of the first thermoelectric conversion unit 11 and the second thermoelectric conversion unit 21, a photomask is placed on the film and exposed to light, and then wet etching is performed. As a result, a plurality of fine lines arranged at a predetermined interval are formed.
  • a film of the precursor of the first connection unit 12 and the second connection unit 22 is formed on one main surface of the base material 30a by a method such as sputtering, CVD, PLD, ion plating, and plating.
  • a photoresist is applied onto this film, a photomask is placed on the film and exposed to light, and then wet etching is performed.
  • the first connection unit 12 and the second connection unit 22 are formed, and the fine lines of the precursor of the first thermoelectric conversion unit 11 and the second thermoelectric conversion unit 21 are electrically connected to each other.
  • a plurality of semi-finished products 2a of modules 1a are produced on one base material 30a.
  • each semi-finished product 2a is cut out from the substrate 30a, and the thin wires of the precursors of the first thermoelectric conversion section 11 and the second thermoelectric conversion section 21 in each semi-finished product 2a are magnetized to obtain the first thermoelectric conversion section 11 and the second thermoelectric conversion section 21. In this manner, the module 1a is obtained.
  • Module 1a may be provided, for example, together with an adhesive layer.
  • the base material 30 in the thickness direction of the base material 30, the base material 30 is disposed between the first thermoelectric conversion unit 11 and the second thermoelectric conversion unit 21 and the adhesive layer. This allows the adhesive layer to be pressed against an article to attach module 1a to the article.
  • the adhesive layer contains, for example, a rubber-based adhesive, an acrylic-based adhesive, a silicone-based adhesive, or a urethane-based adhesive.
  • Module 1a may be provided together with the adhesive layer and a release liner.
  • the release liner covers the adhesive layer.
  • the release liner is typically a film that can maintain the adhesive force of the adhesive layer when covering the adhesive layer, and can be easily peeled off from the adhesive layer.
  • the release liner is, for example, a film made of a polyester resin such as PET. The adhesive layer is exposed by peeling off the release liner, and module 1a can be attached to an article.
  • a sensor 5 including a module 1a can be provided.
  • this sensor 5 when a temperature gradient occurs in the thickness direction of the substrate 30, for example, an electromotive force is generated in the length direction (Y-axis direction) of the first thin wire 11a and the second thin wire 12a in the first thermoelectric conversion unit 11 and the second thermoelectric conversion unit 21, respectively.
  • the sensor 5 can detect, for example, the heat flux [W/ m2 ] at the locations corresponding to the first thermoelectric conversion unit 11 and the second thermoelectric conversion unit 21 by processing an electric signal based on this electromotive force outputted to the outside of the module 1a.
  • the senor 5 further includes, for example, a signal processing device 2.
  • the signal processing device 2 processes the electrical signal outputted to the outside of the module 1a.
  • Module 1a can be modified in various respects.
  • module 1a may be modified to module 1b shown in FIG. 6.
  • Module 1b is configured in the same manner as module 1a, except for the parts that are specifically described. The description of module 1a also applies to module 1b, so long as there is no technical contradiction.
  • the lengths of the multiple second thin wires 21a in the second thermoelectric conversion section 21 are approximately the same.
  • the coefficient of variation of the length of the second thin wires 21a in the second thermoelectric conversion section 21 is not limited to a specific value.
  • the coefficient of variation is, for example, approximately the same as the coefficient of variation of the length of the first thin wires 11a in the first thermoelectric conversion section 11.
  • the conductive paths a, b, and c were formed as follows.
  • the temperature of the PET film was adjusted to 100 ° C.
  • the PET film on which the magnetic thin film was formed was heated for 30 minutes in an environment of 150 ° C. Next, a photoresist was applied on the magnetic thin film, a photomask was placed on the magnetic thin film, exposure was performed, and then wet etching was performed. As a result, 62 FeGa-containing thin lines arranged at a predetermined interval were formed.
  • each FeGa-containing linear pattern was 100 ⁇ m.
  • a Cu thin film having a thickness of 100 nm was formed by DC magnetron sputtering using a target material containing Cu.
  • a photoresist was applied on the Cu thin film, a photomask was placed on the Cu thin film, exposure was performed, and then wet etching was performed.
  • a Cu-containing thin line having a width of 40 ⁇ m was formed.
  • a pair of adjacent FeGa-containing fine wires was electrically connected to each other by the Cu-containing fine wires, forming conductive paths a, b, and c that formed a meander pattern.
  • the length of each of the 62 FeGa-containing thin wires was approximately the same, 7 mm.
  • the 62 FeGa-containing thin wires included FeGa-containing thin wires of different lengths.
  • the 186 FeGa-containing thin wires were parallel to each other and extended in a direction perpendicular to one of the two line segments forming an angle of 150°.
  • each of the conductive paths a, b, and c the sum of the lengths of the 62 FeGa-containing thin wires was the same.
  • the conductive paths a, b, and c were rectangular in plan view, and the short side of the outer shape of each conductive path extended in the width direction of the PET film.
  • the FeGa-containing thin wire was magnetized in the width direction parallel to the main surface of the PET film and perpendicular to the length direction of the FeGa-containing thin wire. In this way, the module according to Example 1 was obtained.
  • Example 2 A module according to Example 2 was obtained in the same manner as in Example 1, except for the following points.
  • the length of each of the 62 FeGa-containing thin wires was adjusted to be approximately equal, 7 mm, as shown in Fig. 6.
  • the conductive paths a, b, and c were formed so as to overlap each other by moving parallel to the main surface of the PET film.
  • the width of the PET film was 20.5 mm.
  • Comparative Example 1 A module according to Comparative Example 1 was obtained in the same manner as in Example 1, except for the following points. Instead of the conductive paths a, b, and c, conductive paths ⁇ and ⁇ were formed. The conductive paths ⁇ and ⁇ were disposed at the ends of the PET film. The conductive path ⁇ was formed in the same manner as the conductive path a. The conductive path ⁇ was formed in the same manner as the conductive path c, except for the parts that will be particularly described. The FeGa-containing thin wire in the conductive path ⁇ was non-parallel to the FeGa-containing thin wire in the conductive path ⁇ . As shown in FIG.
  • the FeGa-containing thin wire in the conductive path ⁇ extended in a direction perpendicular to one of the two line segments that form an angle of 150°
  • the FeGa-containing thin wire in the conductive path ⁇ extended in a direction perpendicular to the other of the two line segments.
  • the conductive paths ⁇ and ⁇ were rectangular in plan view, and the short sides of the outline of each conductive path extended in the width direction of the PET film.
  • the conductive paths ⁇ and ⁇ were configured to be rotationally symmetric.
  • the width of the PET film was 10 mm.
  • Magnetic properties The magnetic properties of the FeGa-containing thin wire of the module according to each example and each comparative example were measured using a small cryogen-free physical property measurement system PPMS-versalab from Qantum Design. For this measurement, a measurement sample was used, which was prepared by cutting out the part of the module according to each example and each comparative example where each conductive path was arranged into a 2 mm square.
  • a vibration sample magnetrometer VSM was used to sweep a magnetic field of ⁇ 800 [kA/m] in a direction parallel to the magnetization direction of the magnetized FeGa-containing thin wire, and an M-H curve was obtained under the condition of a temperature of 300 K, taking into account the thickness of the FeGa-containing thin wire and the area of the FeGa-containing thin wire in the measurement sample.
  • the ratio Mr/Ms of the magnetization Ms value of ⁇ 800 [kA/m] to the magnetization Mr value of 0 [kA/m] during the magnetic field sweep was determined as the squareness ratio. The results are shown in Table 1.
  • the wavelength ⁇ of the Cu-K ⁇ rays was 0.1541 nm.
  • the sin 2 ⁇ method is a method for determining the internal stress of a thin film from the dependence of the crystal lattice distortion of the polycrystalline thin film on the angle ( ⁇ ).
  • the integration time at each measurement point was set to 100 seconds.
  • the crystal lattice spacing d of the magnetic material at each measurement angle ( ⁇ ) was calculated from the peak angle 2 ⁇ of the obtained X-ray diffraction and the wavelength ⁇ of the X-ray irradiated from the light source, and the crystal lattice distortion ⁇ was calculated from the crystal lattice spacing d according to the relationship of the following formulas (4) and (5).
  • the above-mentioned X-ray diffraction measurement was performed in each case where the angle ( ⁇ ) between the normal to the main surface of the sample Sa and the normal to the crystal plane of the crystal Mb was 0°, 17°, 24°, 30°, 35°, 40°, and 45°, and the crystal lattice strain ⁇ at each angle ( ⁇ ) was calculated. Then, the first internal stress ⁇ 1 and the second internal stress ⁇ 2 were calculated from the slope of the line plotting the relationship between sin 2 ⁇ and the crystal lattice strain ⁇ using the following formula (6). The results are shown in Table 1. In the internal stress in Table 1, positive values indicate tensile stress and negative values indicate compressive stress.
  • E is the Young's modulus of the magnetic material (130 GPa)
  • ⁇ is the Poisson's ratio of the magnetic material (0.3).
  • Detector D in Figure 7 detects X-ray diffraction.
  • Example 2 A comparison between Examples 1 and 2 suggested that the conductive path c in Example 2 had a larger dimension in the width direction of the substrate, and therefore that the width of the PET film also needed to be increased. This suggests that if the lengths of the FeGa-containing thin wires in the conductive path c are different, as in Example 1, it is easier to miniaturize the module.
  • the first aspect of the present invention is a first heat flow detection unit disposed on a substrate, the first heat flow detection unit including a first thermoelectric conversion unit including a plurality of first thin wires and a first connection unit electrically connecting the first thin wires to each other; a second heat flow detection unit disposed on the base material and including a second thermoelectric conversion unit forming a plurality of second thin wires and a second connection unit electrically connecting the second thin wires to each other; The first thin wires and the second thin wires extend parallel to each other. Provide a module.
  • thermoelectric conversion unit includes the second thin wires having different lengths.
  • a module according to a first aspect is provided.
  • a third aspect of the present invention is The substrate has a pair of edge lines that overlap each other by translation in a plan view.
  • a module according to the first or second aspect is provided.
  • a fourth aspect of the present invention is the first thermoelectric conversion unit generates an electromotive force in a longitudinal direction of the first thin wire by a heat flow in a direction perpendicular to a surface of the base material, the second thermoelectric conversion unit generates an electromotive force in a longitudinal direction of the second thin wire by a heat flow in a direction perpendicular to the surface of the base material;
  • a module according to any one of the first to third aspects is provided.
  • a fifth aspect of the present invention is the first fine wire includes a magnetic body having an easy axis of magnetization in a width direction perpendicular to a length direction of the first fine wire and extending along a surface of the base material;
  • the second fine wire includes a magnetic body having an easy axis of magnetization in a width direction perpendicular to a longitudinal direction of the second fine wire and extending along a surface of the base material;
  • a sixth aspect of the present invention is a difference obtained by subtracting the first internal stress of the first thin wire from the second internal stress of the first thin wire is 50 MPa or more; A difference between the second internal stress of the second thin wire and the first internal stress of the second thin wire is 50 MPa or more; the first internal stress is an internal stress of the first thin wire or the second thin wire in a first direction parallel to a surface of the base material; The second internal stress is an internal stress of the first thin wire or the second thin wire in a second direction parallel to a surface of the base material and perpendicular to the first direction.
  • a module according to any one of the first to fifth aspects is provided.
  • a seventh aspect of the present invention is The first heat flow detection portion has a meander pattern, The second heat flow detection portion has a meander pattern.
  • a module according to any one of the first to sixth aspects is provided.
  • An eighth aspect of the present invention is A module according to any one of the first to seventh aspects is provided.
  • a heat flow sensor is provided.

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Abstract

モジュール１ａは、第一熱流検知部１０と、第二熱流検知部２０とを備える。第一熱流検知部１０及び第二熱流検知部２０は基材３０上に配置されている。第一熱流検知部１０は、第一熱電変換部１１と、第一接続部１２とを含む。第一熱電変換部１１は、複数の第一細線１１ａをなしている。第一接続部１２は、第一細線１１ａ同士を電気的に接続している。第二熱流検知部２０は、第二熱電変換部２１と、第二接続部２２とを含む。第二熱電変換部２１は、複数の第二細線２１ａをなしている。第二接続部２２は、第二細線２１ａ同士を電気的に接続している。複数の第一細線１１ａ及び複数の第二細線２１ａは、互いに平行に延びている。

Description

モジュール及び熱流センサ
　本発明は、モジュール及び熱流センサに関する。
　従来、内部の熱流束の分布を検出できる熱電変換モジュールが知られている。
　例えば、特許文献１には、ｎ型熱電変換素子とｐ型熱電変換素子とを電極板を介して接続した熱電変換素子対を一面に複数配列し、直列に接続してなる熱電変換モジュールが記載されている。この熱電変換モジュールは、π型の熱電変換モジュールであり、第１出力端子と、第２出力端子と、中間出力端子とを有する。第１出力端子及び第２出力端子は、直列に接続された複数の熱電変換素子対のうち、それぞれ、一端側の熱電変換素子対及び他端側の熱電変換素子対に形成されている。中間出力端子は、一端側の熱電変換素子対と他端側の熱電変換素子対との間の任意の位置に形成されている。
　上記の熱電変換モジュールにおいて、それぞれの熱電変換素子対で生じる電位差は、それぞれの熱電変換素子対に加わる熱流束によって変化する。このため、中間出力端子によって、複数の熱電変換素子対のうち任意の熱電変換素子対で生じる電圧を測定することで、熱電変換モジュールに加わる熱流束の分布を検出できる。
特開２０２１－１３２１１３号公報
　Internet of Things(IoT)社会における体調のモニタリング、又は、電気自動車（ＥＶ）のバッテリー及び高速データ処理用チップ等の技術分野における熱マネジメントにおいて、熱に関するモニタリングのニーズが高まりつつある。このようなニーズに応えるべく、熱センシングのために熱電変換部を備えたモジュールを用いることが考えられる。このようなモジュールが熱センシングの対象の複数の箇所において熱流を検知できれば、モジュールの価値が高まりうる。
　特許文献１に記載の熱電変換モジュールによれば、内部の熱流束の分布を検出できるものの、ｎ型熱電変換素子とｐ型熱電変換素子とを電極板を介して接続した複数の熱電変換素子対を配列する必要がある。この熱電変換モジュールは複雑な構成を有し、この熱電変換モジュールの製造には複雑なプロセスを要し製造コストが嵩みやすいと考えられる。このため、特許文献１に記載の熱電変換モジュールは生産性の観点から再検討の余地を有する。
　このような事情に鑑み、本発明は、複数の箇所において熱流を検知でき、かつ、生産性の観点から有利なモジュールを提供する。
　本発明は、
　基材上に配置され、複数の第一細線をなす第一熱電変換部と、前記第一細線同士を電気的に接続する第一接続部とを含む第一熱流検知部と、
　前記基材上に配置され、複数の第二細線をなす第二熱電変換部と、前記第二細線同士を電気的に接続する第二接続部とを含む第二熱流検知部と、を備え、
　前記複数の第一細線及び前記複数の第二細線は、互いに平行に延びている、
　モジュールを提供する。
　また、本発明は、
　上記モジュールを備えた、
　熱流センサを提供する。
　上記のモジュールは、複数の箇所において熱流を検知でき、かつ、生産性の観点から有利である。
図１は、本発明に係るモジュールの一例を示す平面図である。 図２は、参考例に係るモジュールの一例を示す平面図である。 図３は、熱電変換部の細線の磁化と外部磁場との関係を示すグラフである。 図４は、図１に示すモジュールを製造方法の一例を示す平面図である。 図５は、本発明に係るセンサの一例を示す図である。 図６は、本発明に係るモジュールの別の一例を示す平面図である。 図７は、結晶の内部応力の測定方法を模式的に示す図である。
　以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、下記の説明は、本発明を例示的に説明するものであり、本発明は以下の実施形態に限定されるわけではない。
　図１に示す通り、モジュール１ａは、第一熱流検知部１０と、第二熱流検知部２０とを備えている。第一熱流検知部１０及び第二熱流検知部２０は、基材３０上に配置されている。第一熱流検知部１０及び第二熱流検知部２０は、例えば、基材３０の同一平面をなす表面上に配置されている。第一熱流検知部１０は、第一熱電変換部１１と、第一接続部１２とを含んでいる。第一熱電変換部１１は、複数の第一細線１１ａをなしている。第一接続部１２は、第一細線１１ａ同士を電気的に接続している。第一接続部１２は、複数の細線１２ａをなしている。第二熱流検知部２０は、第二熱電変換部２１と、第二接続部２２とを含んでいる。第二熱電変換部２１は、複数の第二細線２１ａをなしている。第二接続部２２は、第二細線２１ａ同士を電気的に接続している。第二接続部２２は、複数の細線２２ａをなしている。複数の第一細線１１ａ及び複数の第二細線２１ａは、互いに平行に延びている。
　モジュール１ａによれば、同一の基材３０上に配置された第一熱流検知部１０及び第二熱流検知部２０によって、複数の箇所において熱流を検知できる。第一熱電変換部１１及び第二熱電変換部２１は、それぞれ、複数の第一細線１１ａ及び複数の第二細線２１ａをなすように構成されている。このため、モジュール１ａは、ｎ型熱電変換素子とｐ型熱電変換素子とを電極板を介して接続した複数の熱電変換素子対を配列する場合に比べて簡素な構造を有し、モジュール１ａの製造に複雑なプロセスを要しにくい。加えて、モジュール１ａの製造に必要な材料の量が少なくなりやすい。このため、モジュール１ａは生産性の観点から有利である。
　上記の通り、複数の第一細線１１ａ及び複数の第二細線２１ａは互いに平行に延びている。このため、例えば、これらの細線に所定の熱電変換特性を付与する処理を一度に実施することが可能であり、モジュール１ａの生産性が高くなりやすい。加えて、第一熱流検知部１０及び第二熱流検知部２０における熱流検知の特性にばらつきが生じにくい。このため、モジュール１ａによれば、複数の箇所において熱流を精度良く検知しやすい。例えば、第一熱流検知部１０及び第二熱流検知部２０が同一平面上に沿って配置されているときに複数の第一細線１１ａ及び複数の第二細線２１ａは互いに平行に延びている。
　図１に示す通り、複数の第一細線１１ａ及び複数の第二細線２１ａは、例えば、Ｙ軸方向に沿って延びている。添付の図面において、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸は互いに直交している。Ｚ軸は、基材３０の表面に垂直である。第一熱電変換部１１及び第二熱電変換部２１は、例えば、ＸＹ平面に平行な面に沿って配置されている。
　基材３０は、例えば、平坦な主面を有する。この主面は、例えば、ＸＹ平面に平行な面である。
　図２は、参考例に係るモジュール１ｘを示す平面図である。モジュール１ｘは、特に説明する部分を除き、モジュール１ａと同様に構成されている。モジュール１ｘにおいて、複数の第二細線２１ａは、複数の第一細線１１ａに対して非平行に延びている。換言すると、複数の第二細線２１ａを延長した直線は、複数の第一細線１１ａを延長した直線と交差する。モジュール１ｘにおいて、第一熱電変換部１１及び第二熱電変換部２１は、例えば、ＸＹ平面上の特定の点Ｐ１を通り、かつ、Ｚ軸に平行な回転軸に対して回転対称である。モジュール１ｘにおいて第一熱流検知部１０及び第二熱流検知部２０における熱流検知の特性のばらつきを少なくするためには、第一熱電変換部１１及び第二熱電変換部２１に含まれる細線に所定の熱電変換特性を付与する処理を別々に実施する必要がある。このことは、モジュールの生産性の観点から有利であるとは言い難い。また、仮に、第一熱電変換部１１及び第二熱電変換部２１に含まれる細線に所定の熱電変換特性を付与する処理を一度に実施する場合、第一熱流検知部１０及び第二熱流検知部２０における熱流検知の特性のばらつきが大きくなりやすく、複数の箇所において熱流を精度良く検知しにくい。
　図１に示す通り、第一熱電変換部１１における複数の第一細線１１ａの長さは概ね同じである。第一熱電変換部１１における第一細線１１ａの長さの変動係数は特定の値に限定されない。
　第二熱電変換部２１は、例えば、異なる長さを有する第二細線２１ａを含んでいる。このような構成によれば、第一熱電変換部１１及び第二熱電変換部２１の形状の自由度が高くなりやすく、基材３０の形状に合わせて第一熱電変換部１１及び第二熱電変換部２１の形状を調整しやすい。例えば、基材３０の特定方向における寸法を小さくしやすい。第一熱電変換部１１及び第二熱電変換部２１の熱流検知の感度は、例えば、それぞれ、複数の第一細線１１ａの長さの総和Ｌ１及び複数の第二細線２１ａの長さの総和Ｌ２に比例しうる。このため、第二熱電変換部２１が異なる長さを有する第二細線２１ａを含んでいることにより、第一熱電変換部１１の面積と第二熱電変換部２１の面積とを揃え、かつ、第一細線１１ａの幅と第二細線２１ａの幅とを揃えつつ、第一熱流検知部１０及び第二熱流検知部２０の熱流検知の感度を揃えやすい。
　第二熱電変換部２１における第二細線２１ａの長さの変動係数は特定の値に限定されない。その変動係数は、例えば、第一熱電変換部１１における第一細線１１ａの長さの変動係数より大きい。その変動係数は、例えば０．０１～０．１であり、０．０２～０．０９であってもよく、０．０３～０．０８であってもよい。本明細書において、変動係数は、下記式（１）～（３）に従って決定される、重み付き変動係数である。ｘiは、各細線の長さである。ｘwavは、細線の長さの重み付き平均であり、σは重み付き平均の標準偏差である。ｗiは、各細線の長さの重みであり、細線の長さの総和に対する各細線の長さの比である。δiは、各細線の長さから重み付き平均ｘwavを差し引いた差である残差であり、ｎは、細線の数である。
　重み付き変動係数＝σ／ｘwav　　　式（１）
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　第一熱流検知部１０及び第二熱流検知部２０における熱流検知の感度は、例えば、それぞれ、複数の第一細線１１ａの長さの総和Ｌ１及び複数の第二細線２１ａの長さの総和Ｌ２に比例しうる。このため、第一熱流検知部１０及び第二熱流検知部２０における熱流検知の特性のばらつきを少なくするためには、総和Ｌ１と総和Ｌ２との差が小さいことが望ましい。総和Ｌ１に対する総和Ｌ２の比Ｌ２／Ｌ１は、例えば０．９０～１.１０であり、望ましくは０．９５～１．０５であり、より望ましくは０．９９～１．０１である。
　第一熱電変換部１１は、例えば、基材３０の表面に垂直な方向（Ｚ軸方向）の熱流により第一細線１１ａの長さ方向に起電力を生じさせる。加えて、第二熱電変換部２１は、例えば、基材３０の表面に垂直な方向の熱流により第二細線２１ａの長さ方向に起電力を生じさせる。このような構成によれば、第一熱流検知部１０及び第二熱流検知部２０における熱流検知の感度が高くなりやすい。
　第一熱電変換部１１及び第二熱電変換部２１のそれぞれは、例えば、磁気熱電効果により起電力を生じさせる。第一熱電変換部１１及び第二熱電変換部２１のそれぞれにおいて起電力を生じさせる磁気熱電効果は、異常ネルンスト効果であってもよいし、スピンゼーベック効果であってもよい。これらの磁気熱電効果によれば、磁化に垂直かつ熱流に垂直な方向に起電力が生じる。
　第一熱電変換部１１及び第二熱電変換部２１は、例えば、それぞれ、第一細線１１ａ及び第二細線２１ａの長さ方向（Ｙ軸方向）に垂直であり、かつ、基材３０の表面に沿って延びる幅方向（Ｘ軸方向）に磁化されている。このような構成によれば、基材３０の表面に垂直な方向（Ｚ軸方向）に熱流が生じると、磁気熱電効果によって第一細線１１ａ及び第二細線２１ａの長さ方向に起電力が生じやすい。
　第一細線１１ａ及び第二細線２１ａのそれぞれは、例えば、所定の磁性体を含んでいる。第一細線１１ａに含まれる磁性体は、例えば、第一細線１１ａの長さ方向に垂直であり、かつ、基材３０の表面に沿って延びる幅方向（Ｘ軸方向）に磁化容易軸を有する。加えて、第二細線２１ａに含まれる磁性体は、例えば、第二細線２１ａの長さ方向に垂直であり、かつ、基材３０の表面に沿って延びる幅方向（Ｘ軸方向）に磁化容易軸を有する。このような構成によれば、第一熱電変換部１１及び第二熱電変換部２１のそれぞれが所望の熱電性能を発揮しやすく、第一熱流検知部１０及び第二熱流検知部２０における熱流検知の感度が高くなりやすい。
　第一細線１１ａの第二内部応力σ2から第一細線１１ａの第一内部応力σ1を差し引いた差σ2－σ1は、特定の値に限定されない。第一細線１１ａにおいて、差σ2－σ1は、例えば、５０ＭＰａ以上である。第二細線２１ａの第二内部応力σ2から第二細線２１ａの第一内部応力σ1を差し引いた差σ2－σ1は、特定の値に限定されない。第二細線２１ａにおいて、差σ2－σ1は、例えば、５０ＭＰａ以上である。第一内部応力σ1は、基材３０の表面に平行な第一方向における第一細線１１ａ又は第二細線２１ａの内部応力である。一方、第二内部応力σ2は、基材３０の表面に平行であり、かつ、第一方向に垂直な第二方向における第一細線１１ａ又は第二細線２１ａの内部応力である。このような構成によれば、第一細線１１ａ又は第二細線２１ａは、それぞれ、第一細線１１ａの幅方向及び第二細線２１ａの幅方向に磁化容易軸を有しやすい。このため、第一熱電変換部１１及び第二熱電変換部２１のそれぞれが所望の熱電性能を発揮しやすく、第一熱流検知部１０及び第二熱流検知部２０における熱流検知の感度が高くなりやすい。本明細書において、正値の内部応力は引張応力を示し、負値の内部応力は圧縮応力を示す。
　図３は、第一細線１１ａ及び第二細線２１ａの磁化と外部磁場との関係の一例を示すグラフである。図３において、実線のグラフは、第一細線１１ａ及び第二細線２１ａの第二方向における磁化と外部磁場との関係を示す。破線のグラフは、第一細線１１ａ及び第二細線２１ａの第一方向における磁化と外部磁場との関係を示す。磁性体の磁気異方性エネルギーＥuは、Ｅu＝（３／２）λσの関係を有する。この関係において、λは磁性体の磁歪定数であり、σは磁性体の内部応力を示す。このため、差σ2－σ1が大きいほど、第二方向及び第一方向における第一細線１１ａ及び第二細線２１ａの磁気特性の異方性が大きくなることが理解される。図３に示す通り、第一細線１１ａ及び第二細線２１ａでは、差σ2－σ1が５０ＭＰａ以上であることにより、第一細線１１ａ及び第二細線２１ａの磁気特性が第二方向及び第一方向において大きな異方性を有する。このような磁気特性の大きな異方性により、第一細線１１ａ及び第二細線２１ａにおいて、第二方向に磁化容易軸が生じ、かつ、第一方向に磁化困難軸が生じやすい。これにより、第一細線１１ａ及び第二細線２１ａのそれぞれが外部磁場に対して安定な挙動を示しやすく、第一熱電変換部１１及び第二熱電変換部２１のそれぞれが所望の熱電性能を発揮しやすい。
　第一細線１１ａ及び第二細線２１ａのそれぞれにおいて、差σ2－σ1は、１００ＭＰａ以上であってもよく、１５０ＭＰａ以上であってもよく、２００ＭＰａ以上であってもよい。差σ2－σ1の上限は、特定の値に限定されない。差σ2－σ1は、例えば９００ＭＰａ以下である。この場合、第一細線１１ａ及び第二細線２１ａの両端に第二方向における曲げ荷重が加わっても第一細線１１ａ及び第二細線２１ａにクラックが生じにくい。
　第一内部応力σ1は、引張応力であってもよいし、圧縮応力であってもよい。第一内部応力σ1は、例えば９００ＭＰａ以下である。これにより、第一細線１１ａ及び第二細線２１ａにおいて差σ2－σ1が５０ＭＰａ以上に調整されやすい。加えて、第一細線１１ａ及び第二細線２１ａの両端に第一方向における曲げ荷重が加わっても第一細線１１ａ及び第二細線２１ａにクラックが生じにくい。第一内部応力σ1は、例えば－９００ＭＰａ以上である。第一内部応力σ1は、－９００ＭＰａ、－７００ＭＰａ、－５００ＭＰａ、及び－３００ＭＰａのいずれか１つである下限値と、９００ＭＰａ、７００ＭＰａ、５００ＭＰａ、及び３００ＭＰａのいずれか１つである上限値との全ての組み合わせによって定まる範囲のいずれかに含まれていてもよい。
　第二内部応力σ2は、引張応力であってもよいし、圧縮応力であってもよい。第二内部応力σ2は、例えば－９００ＭＰａ以上である。これにより、差σ2－σ1が５０ＭＰａ以上に調整されやすい。第二内部応力σ2は、例えば９００ＭＰａ以下である。この場合、第一細線１１ａ及び第二細線２１ａの両端に第二方向における曲げ荷重が加わっても第一細線１１ａ及び第二細線２１ａにクラックが生じにくい。第二内部応力σ2は、－９００ＭＰａ、－７００ＭＰａ、－５００ＭＰａ、及び－３００ＭＰａのいずれか１つである下限値と、９００ＭＰａ、７００ＭＰａ、５００ＭＰａ、及び３００ＭＰａのいずれか１つである上限値との全ての組み合わせによって定まる範囲のいずれかに含まれていてもよい。
　第一細線１１ａ及び第二細線２１ａに含まれる磁性体の磁歪定数は、正値であってもよいし、負値であってもよい。例えば、この磁性体の磁歪定数が正値である場合、Ｙ軸方向が第一方向に対応し、Ｘ軸方向が第二方向に対応する。一方、第一細線１１ａ及び第二細線２１ａに含まれる磁性体の磁歪定数が負値である場合、Ｘ軸方向が第一方向に対応し、Ｙ軸方向が第二方向に対応する。図１に示す通り、第一細線１１ａ及び第二細線２１ａは、Ｙ軸方向に延びているので、形状磁気異方性を考慮すると、第一細線１１ａ及び第二細線２１ａにおいて、Ｙ軸方向に磁化容易軸が生じ、Ｘ軸方向に磁化困難軸が生じるようにも思われる。しかし、第一細線１１ａ及び第二細線２１ａにおいて差σ2－σ1が５０ＭＰａ以上であると、第一細線１１ａ及び第二細線２１ａの磁気特性は、上記の通り、第二方向及び第一方向において大きな異方性を有する。このため、第一細線１１ａ及び第二細線２１ａにおいて、Ｘ軸方向に磁化容易軸が生じやすく、第一細線１１ａ及び第二細線２１ａのそれぞれが外部磁場に対して安定な挙動を示しやすい。その結果、第一熱電変換部１１及び第二熱電変換部２１のそれぞれが所望の熱電性能を発揮しやすい。
　第一細線１１ａ及び第二細線２１ａは、例えば、異常ネルンスト効果を示す物質を含んでいる。異常ネルンスト効果を示す物質は、特定の物質に限定されない。異常ネルンスト効果を示す物質は、例えば、５×１０-3Ｔ以上の飽和磁化率を有する磁性体又はフェルミエネルギーの近傍にワイル点を有するバンド構造の物質である。磁性体はフェリ磁性体であってもよい。第一細線１１ａ及び第二細線２１ａは、異常ネルンスト効果を示す物質として、例えば、下記（ｉ）、（ii）、（iii）、（iv）、及び（ｖ）からなる群より選択される少なくとも１つの物質を含有する。
（ｉ）Ｆｅ3Ｘで表される組成を有するストイキオメトリックな物質
（ii）上記（ｉ）の物質からＦｅとＸとの組成比がずれたオフ・ストイキオメトリックな物質
（iii）上記（ｉ）の物質のＦｅサイトの一部又は上記（ii）の物質のＦｅサイトの一部がＸ以外の典型金属元素又は遷移元素で置換された物質
（iv）Ｆｅ3Ｍ１1-xＭ２x（０＜ｘ＜１）で表される組成を有し、Ｍ１及びＭ２が互いに異なる典型元素である物質
（ｖ）上記（ｉ）の物質のＦｅサイトの一部がＸ以外の遷移元素で置換され、上記（ｉ）の物質のＸサイトの一部がＸ以外の典型金属元素で置換された物質
　上記（ｉ）～（ｖ）の物質において、Ｘは、典型元素又は遷移元素である。Ｘは、例えば、Ａｌ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｃ、Ｎｉ、Ｍｎ、又はＣｏである。上記（iv）において、Ｍ１及びＭ２の組み合わせは、Ｍ１及びＭ２が互いに異なる典型元素である限り、特定の組み合わせに限定されない。上記（iv）において、Ｍ１及びＭ２の組み合わせは、例えば、Ｇａ及びＡｌ、Ｓｉ及びＡｌ、又はＧａ及びＢである。
　磁性薄膜１１は、異常ネルンスト効果を示す物質として、Ｃｏ2ＭｎＧａ又はＭｎ3Ｓｎを含んでいてもよい。
　第一細線１１ａ及び第二細線２１ａに含まれる磁性体の磁歪定数λは特定の値に限定されない。磁歪定数λの絶対値は、例えば５×１０-6以上である。上記の通り、磁性体の磁気異方性エネルギーＥuは、Ｅu＝（３／２）λσの関係を有する。このため、磁歪定数λの絶対値が５×１０-6以上であると、第一細線１１ａ及び第二細線２１ａの磁気特性の第二方向及び第一方向における異方性が大きくなりやすい。
　磁歪定数λの絶対値は、１０×１０-6以上であってもよいし、２０×１０-6以上であってもよい。
　図１に示す通り、第一熱流検知部１０において、複数の第一細線１１ａは、第一接続部１２によって電気的に直列に接続されている。加えて、第二熱流検知部２０において、複数の第二細線２１ａは、第二接続部２２によって電気的に直列に接続されている。
　図１に示す通り、第一熱流検知部１０は、例えば、メアンダパターンをなしている。加えて、第二熱流検知部２０は、メアンダパターンをなしている。このような構成によれば、第一熱流検知部１０及び第二熱流検知部２０が配置される部分の面積が小さくても、第一細線１１ａの長さの総和Ｌ１及び第二細線２１ａの長さの総和Ｌ２が大きくなりやすい。このため、第一熱流検知部１０及び第二熱流検知部２０は、小さい面積でも高い感度で熱流を検知しやすい。
　第一細線１１ａ及び第二細線２１ａのＺ軸方向の寸法である厚さは特定の値に限定されない。その厚さは、例えば１０００ｎｍ以下である。これにより、第一細線１１ａ及び第二細線２１ａの材料の使用量を低減でき、モジュール１ａの製造コストを低減しやすい。加えて、第一熱流検知部１０及び第二熱流検知部２０において断線が発生しにくい。第一細線１１ａ及び第二細線２１ａの厚さは、例えば、５ｎｍ以上である。これにより、モジュール１ａが高い耐久性を発揮しやすい。
　第一細線１１ａ及び第二細線２１ａの厚さは、５ｎｍ、１０ｎｍ、２０ｎｍ、３０ｎｍ、及び５０ｎｍのいずれか１つの下限値と、１０００ｎｍ、７５０ｎｍ、５００ｎｍ、４００ｎｍ、３００ｎｍ、及び２００ｎｍのいずれか１つの上限値との全ての組み合わせによって定まる範囲のいずれかに含まれていてもよい。
　第一細線１１ａ及び第二細線２１ａのＸ軸方向の寸法である幅は、特定の値に限定されない。この幅は、例えば、５００μｍ以下である。これにより、熱電変換素子１００における磁気熱電変換体をなす材料の使用量を低減でき、熱電変換素子１００の製造コストを低減しやすい。加えて、Ｘ軸方向に多数の第一細線１１ａ及び第二細線２１ａを配置しやすく、第一熱流検知部１０及び第二熱流検知部２０における熱流検知の感度が高くなりやすい。第一細線１１ａ及び第二細線２１ａの幅は、例えば０．１μｍ以上である。第一熱流検知部１０及び第二熱流検知部２０において断線が発生しにくく、モジュール１ａが高い耐久性を発揮しやすい。
　第一細線１１ａ及び第二細線２１ａの幅は、０．１μｍ、０．５μｍ、１μｍ、２μｍ、５μｍ、１０μｍ、２０μｍ、及び３０μｍのいずれか１つの下限値と、５００μｍ、４００μｍ、３００μｍ、２００μｍ、１００μｍ、及び５０μｍのいずれか１つの上限値との全ての組み合わせによって定まる範囲のいずれかに含まれていてもよい。
　細線１２ａ及び細線２２ａのＺ軸方向の寸法である厚さは特定の値に限定されない。その厚さは、例えば１０００ｎｍ以下である。これにより、第一接続部１２及び第二接続部２２をなす材料の使用量を低減でき、モジュール１ａの製造コストを低減しやすい。加えて、第一熱流検知部１０及び第二熱流検知部２０において断線が発生しにくい。細線１２ａ及び細線２２ａの厚さは、例えば５ｎｍ以上である。これにより、モジュール１ａが高い耐久性を発揮しやすい。
　細線１２ａ及び細線２２ａの厚さは、５ｎｍ、１０ｎｍ、２０ｎｍ、３０ｎｍ、及び５０ｎｍのいずれか１つの下限値と、１０００ｎｍ、７５０ｎｍ、５００ｎｍ、４００ｎｍ、３００ｎｍ、２００ｎｍ、及び１００ｎｍのいずれかの１つの上限値との全ての組み合わせによって定まる範囲のいずれかに含まれていてもよい。
　細線１２ａ及び細線２２ａの幅は特定の値に限定されない。この幅は、例えば、５００μｍ以下である。これにより、第一接続部１２及び第二接続部２２をなす材料の使用量を低減でき、モジュール１ａの製造コストを低減しやすい。加えて、多数の細線１２ａ及び細線２２ａを配置しやすく、第一熱流検知部１０及び第二熱流検知部２０における熱流検知の感度が高くなりやすい。細線１２ａ及び細線２２ａの幅は、例えば０．１μｍ以上である。これにより、第一熱流検知部１０及び第二熱流検知部２０において断線が発生しにくく、モジュール１ａが高い耐久性を発揮しやすい。
　細線１２ａ及び細線２２ａの幅は、０．１μｍ、０．５μｍ、１μｍ、２μｍ、５μｍ、１０μｍ、２０μｍ、及び３０μｍのいずれか１つの下限値と、５００μｍ、４００μｍ、３００μｍ、２００μｍ、１００μｍ、及び５０μｍのいずれか１つの上限値との全ての組み合わせによって定まる範囲のいずれかに含まれてもよい。
　基材３０は、第一熱流検知部１０及び第二熱流検知部２０が配置される面を提供可能である限り特定の基材に限定されない。基材３０の第一熱流検知部１０及び第二熱流検知部２０が配置される面は、例えば、誘電体によって形成されている。基材３０をなす材料は、有機ポリマーであってもよいし、ガラス及びセラミックス等の無機材料であってもよい。有機ポリマーの例は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリイミド（ＰＩ）、又はシクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）である。
　基材３０は、例えば、可撓性を有する。基材３０は、例えば、基材２０から作製されたストリップ状の試験片の長さ方向の両端が同じ方向を向くように直径１０ｃｍの円柱状のマンドレルにその試験片を巻きつけたときにその試験片が弾性変形可能な弾性を有する。基材はリジッドであってもよい。
　基材３０は、例えば、シート状であってもよいし、フィルム状であってもよいし、板状であってもよい。基材３０の厚さは、特定の厚さに限定されない。基材３０の厚さは、例えば４～２５０μｍである。
　基材３０の平面視における形状は特定の形状に限定されない。図１に示す通り、基材３０は、例えば、平面視において平行移動により重なり合う一対の端線３２を有する。このような構成によれば、大判又は長尺の基材から複数のモジュール１ａを効率的に製造することができ、生産性の観点から有利である。各端線３２は、１つの線分によって構成されていてもよいし、交差する複数の線分によって構成されていてもよいし、円弧等の湾曲している部分を含んでいてもよい。
　モジュール１ａの製造方法の一例を説明する。例えば、大判又は長尺の基材３０ａの一方の主面にスパッタリング、化学気相成長法（ＣＶＤ）、Pulsed Laser Deposition（ＰＬＤ）、イオンプレーティング、及びメッキ法等の方法によって、第一熱電変換部１１及び第二熱電変換部２１の前駆体の膜が形成される。次に、必要に応じて、基材３０ａ及び第一熱電変換部１１及び第二熱電変換部２１の前駆体の膜が所定の温度で加熱される。加熱処理の温度は、特定の温度に限定されない。加熱処理における基材３０ａ及び第一熱電変換部１１及び第二熱電変換部２１の前駆体の周囲温度は、例えば５０℃以上である。これにより、差σ2－σ1が所望の範囲に調整されやすい。加熱処理における基材３０ａ及び第一熱電変換部１１及び第二熱電変換部２１の前駆体の周囲温度は、１００℃以上、１５０℃以上、又は２００℃以上であってもよく、例えば３００℃以下である。
　加熱処理において基材３０ａの周囲温度が５０℃以上に保たれる時間は、特定の値に限定されない。その時間は、例えば、１０分間以上３時間以下である。
　例えば、第一熱電変換部１１及び第二熱電変換部２１の前駆体の膜の上にフォトレジストを塗布し、フォトマスクを膜の上に配置して露光を行い、その後ウェットエッチングが行われる。これにより、所定の間隔で配置された複数の細線が形成される。次に、基材３０ａの一方の主面にスパッタリング、ＣＶＤ、ＰＬＤ、イオンプレーティング、及びメッキ法等の方法によって、第一接続部１２及び第二接続部２２の前駆体の膜が形成される。次に、この膜上にフォトレジストを塗布し、膜の上にフォトマスクを配置して露光を行い、その後ウェットエッチングを行う。これにより、第一接続部１２及び第二接続部２２が形成され、第一熱電変換部１１及び第二熱電変換部２１の前駆体の細線同士が電気的に接続される。このようにして、例えば、図４に示す通り、１枚の基材３０ａに複数のモジュール１ａの半加工品２ａが作製される。
　次に、基材３０ａから各半加工品２ａが切り取られ、各半加工品２ａにおいて第一熱電変換部１１及び第二熱電変換部２１の前駆体の細線が磁化され、第一熱電変換部１１及び第二熱電変換部２１が得られる。このようにして、モジュール１ａが得られる。
　モジュール１ａは、例えば、粘着層とともに提供されてもよい。この場合、基材３０の厚さ方向において、第一熱電変換部１１及び第二熱電変換部２１と、粘着層との間に基材３０が配置される。これにより、粘着層を物品に押し当てて、モジュール１ａを物品に取り付けることができる。
　粘着層は、例えば、ゴム系粘着剤、アクリル系粘着剤、シリコーン系粘着剤、又はウレタン系粘着剤を含んでいる。モジュール１ａは、粘着層及びはく離ライナーとともに提供されてもよい。この場合、はく離ライナーは、粘着層を覆っている。はく離ライナーは、典型的には、粘着層を覆っているときに粘着層の粘着力を保つことができ、かつ、粘着層から容易に剥離できるフィルムである。はく離ライナーは、例えば、ＰＥＴ等のポリエステル樹脂製のフィルムである。はく離ライナーを剥離することによって粘着層が露出し、モジュール１ａを物品に貼り付けることができる。
　図５に示す通り、例えば、モジュール１ａを備えたセンサ５を提供できる。このセンサ５において、例えば、基材３０の厚さ方向に温度勾配が生じると、第一熱電変換部１１及び第二熱電変換部２１において、それぞれ、第一細線１１ａ及び第二細線１２ａの長さ方向（Ｙ軸方向）に起電力が生じる。センサ５は、モジュール１ａの外部に出力されたこの起電力に基づく電気信号を処理することによって、例えば、第一熱電変換部１１及び第二熱電変換部２１に対応する箇所における熱流束［Ｗ／ｍ2］を検知できる。
　図５に示す通り、センサ５は、例えば信号処理装置２をさらに備えている。信号処理装置２において、モジュール１ａの外部に出力された電気信号が処理される。
　モジュール１ａは様々な観点から変更可能である。例えば、モジュール１ａは、図６に示すモジュール１ｂのように変更されてもよい。モジュール１ｂは、特に説明する部分を除き、モジュール１ａと同様に構成されている。モジュール１ａに関する説明は、技術的に矛盾しない限りモジュール１ｂにも当てはまる。
　図６に示す通り、モジュール１ｂにおいて、第二熱電変換部２１における複数の第二細線２１ａの長さは概ね同じである。第二熱電変換部２１における第二細線２１ａの長さの変動係数は特定の値に限定されない。その変動係数は、例えば第一熱電変換部１１における第一細線１１ａの長さの変動係数と概ね同じである。
　以下、実施例により本発明をより詳細に説明する。ただし、本発明は、以下の実施例に限定されない。まず、実施例の評価方法について説明する。
　＜実施例１＞
　平面視で図１に示すようなＶ字状の形状を有し、かつ、５０μｍの厚さを有するポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム上に、メアンダパターンをなす３つの導電路ａ、ｂ、及びｃを形成した。ＰＥＴフィルムは、１５０°の角度をなす２つの線分に沿って帯状に延びていた。ＰＥＴフィルムの平面視において、導電路ａ及び導電路ｃはＰＥＴフィルムの端部に配置されており、導電路ｂは、ＰＥＴフィルムの中央部に配置されていた。導電路ａ及びｂは、１５０°の角度をなす２つの線分の一方に沿って配置されていた。ＰＥＴフィルムの幅は１０ｍｍであった。
　導電路ａ、ｂ、及びｃのそれぞれは以下のように形成された。Ｆｅ及びＧａを含むターゲット材を用いてＤＣマグネトロンスパッタリングによって９６ｎｍの厚さを有する磁性薄膜を形成した。このターゲット材において、原子数比で、Ｆｅの含有量：Ｇａの含有量＝３：１の関係にあった。また、ＰＥＴフィルムの温度を１００℃に調整した。磁性薄膜が形成されたＰＥＴフィルムを１５０℃の環境において３０分間加熱処理を行った。次に、フォトレジストを磁性薄膜上に塗布し、フォトマスクを磁性薄膜の上に配置して露光を行い、その後ウェットエッチングを行った。これにより、所定の間隔で配置された６２本のＦｅＧａ含有細線が形成された。各ＦｅＧａ含有線状パターンの幅は１００μｍであった。その後、Ｃｕを含むターゲット材を用いてＤＣマグネトロンスパッタリングによって１００ｎｍの厚さを有するＣｕ薄膜を形成した。フォトレジストをＣｕ薄膜上に塗布し、フォトマスクをＣｕ薄膜の上に配置して露光を行い、その後ウェットエッチングを行った。これにより、４０μｍの幅を有するＣｕ含有細線が形成された。Ｃｕ含有細線によって、隣り合う一対のＦｅＧａ含有細線同士が電気的に接続されており、メアンダパターンをなす導電路ａ、ｂ、及びｃが形成された。
　導電路ａ及びｂにおいて、６２本の各ＦｅＧａ含有細線の長さは、概ね等しく７ｍｍであった。導電路ｃにおいて、図１に示すように、６２本のＦｅＧａ含有細線は異なる長さのＦｅＧａ含有細線を含んでいた。式（１）～（３）に従って求めた、導電路ｃにおけるＦｅＧａ含有細線の長さの変動係数は０．０３であった。導電路ａ、ｂ、及びｃにおいて、１８６本のＦｅＧａ含有細線は互いに平行であり、上記の１５０°の角度をなす２つの線分の一方に垂直な方向に延びていた。導電路ａ、ｂ、及びｃのそれぞれにおいて、６２本のＦｅＧａ含有細線の長さの総和は同じであった。導電路ａ、ｂ、及びｃは平面視において長方形状であり、各導電路の外形の短辺がＰＥＴフィルムの幅方向に延びていた。
　０．５Ｔの中心磁束密度を有する電磁石を用いて、ＰＥＴフィルムの主面に平行であり、かつ、ＦｅＧａ含有細線の長さ方向に垂直な幅方向にＦｅＧａ含有細線を磁化させた。このようにして、実施例１に係るモジュールを得た。
　＜実施例２＞
　下記の点以外は、実施例１と同様にして、実施例２に係るモジュールを得た。導電路ｃにおいて、６２本の各ＦｅＧａ含有細線の長さは、図６に示すように概ね等しく、７ｍｍになるように調整した。導電路ａ、ｂ、及びｃは、ＰＥＴフィルムの主面に沿って平行移動することにより互いに重なり合うように形成されていた。ＰＥＴフィルムの幅は２０．５ｍｍであった。
　＜比較例１＞
　下記の点以外は、実施例１と同様にして、比較例１に係るモジュールを得た。導電路ａ、ｂ、及びｃに代えて、導電路α及びβを形成した。導電路α及び導電路βはＰＥＴフィルムの端部に配置されていた。導電路αは、導電路ａと同様に形成した。導電路βは、特に説明する部分を除き、導電路ｃと同様に形成した。導電路βにおけるＦｅＧａ含有細線は、導電路αにおけるＦｅＧａ含有細線と非平行であった。導電路αにおけるＦｅＧａ含有細線は、図２に示すように、上記の１５０°の角度をなす２つの線分の一方と垂直な方向に延びており、導電路βにおけるＦｅＧａ含有細線は、その２つの線分の他方と垂直な方向に延びていた。導電路α及びβは平面視において長方形状であり、各導電路の外形の短辺がＰＥＴフィルムの幅方向に延びていた。導電路α及び導電路βは回転対称に構成されていた。ＰＥＴフィルムの幅は１０ｍｍであった。
　０．５Ｔの中心磁束密度を有する電磁石を用いて、ＰＥＴフィルムの主面に平行であり、かつ、導電路αにおけるＦｅＧａ含有細線の長さ方向と垂直な方向に導電路α及びβにおけるＦｅＧａ含有細線を磁化させた。
［磁気特性］
　Qantum Design社の小型無冷媒型物理特性測定システム PPMS-versalabを用いて、各実施例及び各比較例に係るモジュールのＦｅＧａ含有細線の磁気物性を測定した。この測定には、各実施例及び各比較例に係るモジュールの各導電路が配置された部分を２ｍｍ平方に切り取って作製した測定サンプルを用いた。加えて、測定では、Vibration Sample Magnetrometer（VSM）を使用し、磁化されたＦｅＧａ含有細線の磁化方向に平行方向に±８００[ｋＡ／ｍ]の磁場を掃引し、温度３００Ｋの条件で、ＦｅＧａ含有細線の厚さ及び測定サンプルにおけるＦｅＧａ含有細線の面積を考慮して、Ｍ‐Ｈ曲線を得た。±８００[ｋＡ/ｍ]の磁化Ｍｓの値と磁場掃引時の０[ｋＡ/ｍ]の磁化Ｍｒの値の比Ｍｒ／Ｍｓを角型比と決定した。結果を表１に示す。
［内部応力の測定］
　リガク社製のＸ線回折装置　Smartlabを用いて、４０ｋＶ及び５０ｍＡの光源からＣｕ‐Ｋα線を、平行ビーム光学系を通過させて試料に照射し、ｓｉｎ2Ψ法の測傾法の原理で各実施例及び各比較例におけるＦｅＧａ含有細線の第一内部応力σ1及び第二内部応力σ2を測定した。第一内部応力σ1は、ＦｅＧａ含有細線の長さ方向における内部応力であり、第二内部応力σ2は、ＰＥＴフィルムの主面に平行であり、かつ、ＦｅＧａ含有細線の長さ方向に垂直な幅方向における内部応力であった。Ｃｕ‐Ｋα線の波長λは、０．１５４１ｎｍであった。ｓｉｎ2Ψ法は、多結晶薄膜の結晶格子歪みの角度（Ψ）に対する依存性から、薄膜の内部応力を求める手法である。上記のＸ線回折装置を用い、θ／２θスキャン測定によって、２θ＝７５°～８５°の範囲において０．０１°おきに回折強度を測定した。各測定点における積算時間は１００秒に設定した。得られたＸ線回折のピーク角２θと、光源から照射されたＸ線の波長λとから、各測定角度（Ψ）における磁性体の結晶格子面間隔ｄを算出し、結晶格子面間隔ｄから下記の式（４）及び式（５）の関係から結晶格子歪みεを算出した。λは、光源から照射されたＸ線（Ｃｕ‐Ｋα線）の波長であり、λ＝０．１５４１ｎｍである。ｄ0は、無応力状態の結晶の格子面間隔であり、ｄ0＝０．０２０６ｎｍである。
　２ｄsinθ＝λ　　　　　　式（４）
　ε＝（ｄ－ｄ0）／ｄ0　　　式（５）
　図７に示す通り、試料Ｓａの主面に対する法線と結晶Ｍｂの結晶面の法線とのなす角度（Ψ）が０°、１７°、２４°、３０°、３５°、４０°、及び４５°であるそれぞれに場合において、上記のＸ線回折測定を行い、それぞれの角度（Ψ）における結晶格子歪みεを算出した。その後、第一内部応力σ1及び第二内部応力σ2をｓｉｎ2Ψと結晶格子歪みεとの関係をプロットした直線の傾きから下記式（６）により求めた。結果を表１に示す。なお、表１の内部応力において正の値は引張応力を示し、負の値は圧縮応力を示す。側傾法において、ビーム方向に対して９０°の方向の応力が計測されるので、第一内部応力σ1及び第二内部応力σ2を求める際は測定される方向がビーム方向に垂直になるように試料を設置し、測定した。
　ε＝｛（１＋ν）／Ｅ｝σsin2Ψ－（２ν／Ｅ）σ　　　式（６）
　上記の式（６）において、Ｅは磁性体のヤング率（１３０ＧＰａ）であり、νは磁性体のポアソン比（０．３）である。図７における検出器Ｄは、Ｘ線回折を検出する。
　表１に示す通り、実施例１及び実施例２における導電路ａ、ｂ、及びｃのいずれにおける角型比Ｍｒ／Ｍｓも高く、導電路ａ、ｂ、及びｃにおけるＦｅＧａ含有細線の磁気特性のばらつきは小さいことが示唆された。一方、比較例１における導電路αの角型比Ｍｒ／Ｍｓは高いものの、導電路βの角型比は低かった。このため、比較例１に係るモジュールにおける導電路α及び導電路βにおけるＦｅＧａ含有細線の磁気特性のばらつきが大きいことが示唆された。実施例１と実施例２との対比によれば、実施例２における導電路ｃの基材の幅方向の寸法がより大きくなるので、ＰＥＴフィルムの幅も大きくする必要があることが示唆された。このため、実施例１のように、導電路ｃにおけるＦｅＧａ含有細線の長さが異なっていると、モジュールの小型化等がしやすいと理解される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　本発明の第１側面は、
　基材上に配置され、複数の第一細線をなす第一熱電変換部と、前記第一細線同士を電気的に接続する第一接続部とを含む第一熱流検知部と、
　前記基材上に配置され、複数の第二細線をなす第二熱電変換部と、前記第二細線同士を電気的に接続する第二接続部とを含む第二熱流検知部と、を備え、
　前記複数の第一細線及び前記複数の第二細線は、互いに平行に延びている、
　モジュールを提供する。
　本発明の第２側面は、
　前記第二熱電変換部は、異なる長さを有する前記第二細線を含む、
　第１側面に係るモジュールを提供する。
　本発明の第３側面は、
　前記基材は、平面視において平行移動により重なり合う一対の端線を有する、
　第１側面又は第２側面に係るモジュールを提供する。
　本発明の第４側面は、
　前記第一熱電変換部は、前記基材の表面に垂直な方向の熱流により前記第一細線の長さ方向に起電力を生じさせ、
　前記第二熱電変換部は、前記基材の表面に垂直な方向の熱流により前記第二細線の長さ方向に起電力を生じさせる、
　第１側面～第３側面のいずれか１つに係るモジュールを提供する。
　本発明の第５側面は、
　前記第一細線は、前記第一細線の長さ方向に垂直であり、かつ、前記基材の表面に沿って延びる幅方向に磁化容易軸を有する磁性体を含み、
　前記第二細線は、前記第二細線の長さ方向に垂直であり、かつ、前記基材の表面に沿って延びる幅方向に磁化容易軸を有する磁性体を含む、
　第１側面～第４側面のいずれか１つに係るモジュールを提供する。
　本発明の第６側面は、
　前記第一細線の第二内部応力から前記第一細線の第一内部応力を差し引いた差は、５０ＭＰａ以上であり、
　前記第二細線の第二内部応力から前記第二細線の第一内部応力を差し引いた差は、５０ＭＰａ以上であり、
　前記第一内部応力は、前記基材の表面に平行な第一方向における前記第一細線又は前記第二細線の内部応力であり、
　前記第二内部応力は、前記基材の表面に平行であり、かつ、前記第一方向に垂直な第二方向における前記第一細線又は前記第二細線の内部応力である、
　第１側面～第５側面のいずれか１つに係るモジュールを提供する。
　本発明の第７側面は、
　前記第一熱流検知部は、メアンダパターンをなしており、
　前記第二熱流検知部は、メアンダパターンをなしている、
　第１側面～第６側面のいずれか１つに係るモジュールを提供する。
　本発明の第８側面は、
　第１側面～第７側面のいずれか１つに係るモジュールを備えた、
　熱流センサを提供する。
 

Claims (8)

  1. 　基材上に配置され、複数の第一細線をなす第一熱電変換部と、前記第一細線同士を電気的に接続する第一接続部とを含む第一熱流検知部と、
    　前記基材上に配置され、複数の第二細線をなす第二熱電変換部と、前記第二細線同士を電気的に接続する第二接続部とを含む第二熱流検知部と、を備え、
    　前記複数の第一細線及び前記複数の第二細線は、互いに平行に延びている、
    　モジュール。
  2. 　前記第二熱電変換部は、異なる長さを有する前記第二細線を含む、
    　請求項１に記載のモジュール。
  3. 　前記基材は、平面視において平行移動により重なり合う一対の端線を有する、
    　請求項１に記載のモジュール。
  4. 　前記第一熱電変換部は、前記基材の表面に垂直な方向の熱流により前記第一細線の長さ方向に起電力を生じさせ、
    　前記第二熱電変換部は、前記基材の表面に垂直な方向の熱流により前記第二細線の長さ方向に起電力を生じさせる、
    　請求項１に記載のモジュール。
  5. 　前記第一細線は、前記第一細線の長さ方向に垂直であり、かつ、前記基材の表面に沿って延びる幅方向に磁化容易軸を有する磁性体を含み、
    　前記第二細線は、前記第二細線の長さ方向に垂直であり、かつ、前記基材の表面に沿って延びる幅方向に磁化容易軸を有する磁性体を含む、
    　請求項１に記載のモジュール。
  6. 　前記第一細線の第二内部応力から前記第一細線の第一内部応力を差し引いた差は、５０ＭＰａ以上であり、
    　前記第二細線の第二内部応力から前記第二細線の第一内部応力を差し引いた差は、５０ＭＰａ以上であり、
    　前記第一内部応力は、前記基材の表面に平行な第一方向における前記第一細線又は前記第二細線の内部応力であり、
    　前記第二内部応力は、前記基材の表面に平行であり、かつ、前記第一方向に垂直な第二方向における前記第一細線又は前記第二細線の内部応力である、
    　請求項１に記載のモジュール。
  7. 　前記第一熱流検知部は、メアンダパターンをなしており、
    　前記第二熱流検知部は、メアンダパターンをなしている、
    　請求項１に記載のモジュール。
  8. 　請求項１から７のいずれか１項に記載のモジュールを備えた、
    　熱流センサ。
     
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