JPH06260686A - 積層サーモパイル及びその製造方法 - Google Patents
積層サーモパイル及びその製造方法Info
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- JPH06260686A JPH06260686A JP4290040A JP29004092A JPH06260686A JP H06260686 A JPH06260686 A JP H06260686A JP 4290040 A JP4290040 A JP 4290040A JP 29004092 A JP29004092 A JP 29004092A JP H06260686 A JPH06260686 A JP H06260686A
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- thermocouples
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 測定領域の面積が小さく高感度で応答時間の
速いサーモパイル及びその製造方法を提供することを目
的とする。 【構成】 絶縁性基板１０上に、銅線１４とコンスタン
タン線１６とを接合した複数の熱電対が直列接続された
第１層目の熱電対層１２と、銅線２４とコンスタンタン
線２６とを接合した複数の熱電対が直列接続された第２
層目の熱電対層２２とが絶縁層２０を介して積層されて
いる。第１層目の熱電対層１２の複数の熱電対と第２層
目の熱電対層２２の複数の熱電対層が直列接続され、第
１層目の熱電対層１２の各測定点と第２層目の熱電対層
２２の各測定点が測定領域１８中に配置されている。
速いサーモパイル及びその製造方法を提供することを目
的とする。 【構成】 絶縁性基板１０上に、銅線１４とコンスタン
タン線１６とを接合した複数の熱電対が直列接続された
第１層目の熱電対層１２と、銅線２４とコンスタンタン
線２６とを接合した複数の熱電対が直列接続された第２
層目の熱電対層２２とが絶縁層２０を介して積層されて
いる。第１層目の熱電対層１２の複数の熱電対と第２層
目の熱電対層２２の複数の熱電対層が直列接続され、第
１層目の熱電対層１２の各測定点と第２層目の熱電対層
２２の各測定点が測定領域１８中に配置されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は可視光センサ、赤外線セ
ンサ、紫外線センサ、温度センサ、熱センサ等のように
電磁波のエネルギを検出するために用いられる小型で高
感度な薄膜熱電素子であるサーモパイル及びその製造方
法に関する。
ンサ、紫外線センサ、温度センサ、熱センサ等のように
電磁波のエネルギを検出するために用いられる小型で高
感度な薄膜熱電素子であるサーモパイル及びその製造方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、可視光センサ、赤外線セン
サ、紫外線センサ、温度センサ、熱センサ等として、薄
膜状の熱電対を多数直列接続させた薄膜熱電素子である
サーモパイルが開発されている。一般に、サーモパイル
は、２種の金属線材料からなる複数の金属線を交互に接
続して、多数の熱電対を直列接続して、温度差から生じ
る熱起電力が加算される構造を有し、大きな熱起電力を
得ようとするものである。これにより高効率の熱電力変
換素子や微少温度差を検知する高感度な可視光センサ、
赤外線センサ、紫外線センサ、温度センサ、熱センサ等
として利用されている。
サ、紫外線センサ、温度センサ、熱センサ等として、薄
膜状の熱電対を多数直列接続させた薄膜熱電素子である
サーモパイルが開発されている。一般に、サーモパイル
は、２種の金属線材料からなる複数の金属線を交互に接
続して、多数の熱電対を直列接続して、温度差から生じ
る熱起電力が加算される構造を有し、大きな熱起電力を
得ようとするものである。これにより高効率の熱電力変
換素子や微少温度差を検知する高感度な可視光センサ、
赤外線センサ、紫外線センサ、温度センサ、熱センサ等
として利用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】サーモパイルとしての
感度を上げるためには、直列接続された熱電対の数を多
くすればよい。しかしながら、一定の測定領域内に設け
ることができる測定用の接合点の数は限られているた
め、感度をあげようとしても限度があるという問題があ
った。また、高感度のサーモパイルを実現するためには
大面積の測定領域が必要であるため、熱容量が大きくな
り測定応答時間が遅くなるという問題があった。
感度を上げるためには、直列接続された熱電対の数を多
くすればよい。しかしながら、一定の測定領域内に設け
ることができる測定用の接合点の数は限られているた
め、感度をあげようとしても限度があるという問題があ
った。また、高感度のサーモパイルを実現するためには
大面積の測定領域が必要であるため、熱容量が大きくな
り測定応答時間が遅くなるという問題があった。
【０００４】本発明の目的は、測定領域の面積が小さく
高感度で応答時間の速いサーモパイル及びその製造方法
を提供することにある。
高感度で応答時間の速いサーモパイル及びその製造方法
を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的は、絶縁性基板
と、前記絶縁性基板上に形成され、第１の金属線と第２
の金属線とを接合した複数の熱電対が直列接続され、前
記複数の熱電対の各測定点が測定領域内に配置された第
１の熱電対層と、前記第１の熱電対層上に形成された第
１の絶縁層と、前記第１の絶縁層上に形成され、前記第
１の金属線材料からなる第３の金属線と前記第２の金属
線材料からなる第４の金属線とを接合した複数の熱電対
が直列接続され、前記複数の熱電対の各測定点が前記測
定領域内に配置され、前記複数の熱電対が前記第１の絶
縁層を介して前記第１の熱電対層の前記複数の熱電対に
直列接続された第２の熱電対層と、前記第２の熱電対層
上に形成された第２の絶縁層とを有することを特徴とす
る積層サーモパイルによって達成される。
と、前記絶縁性基板上に形成され、第１の金属線と第２
の金属線とを接合した複数の熱電対が直列接続され、前
記複数の熱電対の各測定点が測定領域内に配置された第
１の熱電対層と、前記第１の熱電対層上に形成された第
１の絶縁層と、前記第１の絶縁層上に形成され、前記第
１の金属線材料からなる第３の金属線と前記第２の金属
線材料からなる第４の金属線とを接合した複数の熱電対
が直列接続され、前記複数の熱電対の各測定点が前記測
定領域内に配置され、前記複数の熱電対が前記第１の絶
縁層を介して前記第１の熱電対層の前記複数の熱電対に
直列接続された第２の熱電対層と、前記第２の熱電対層
上に形成された第２の絶縁層とを有することを特徴とす
る積層サーモパイルによって達成される。
【０００６】上記目的は、絶縁性基板上に、前記絶縁性
基板上に形成され、第１の金属線と第２の金属線とを接
合した複数の熱電対が直列接続され、前記複数の熱電対
の各測定点が測定領域内に配置された第１の熱電対層を
形成する工程と、前記第１の熱電対層上に第１の絶縁層
を形成する工程と、前記第１の絶縁層の、前記複数の熱
電対中のひとつの前記第２の金属線上にコンタクトホー
ルを形成する工程と、前記第１の絶縁層上に、前記第１
の金属線材料からなる第３の金属線と前記第２の金属線
材料からなる第４の金属線とを接合した複数の熱電対が
直列接続され、前記複数の熱電対の各測定点が前記測定
領域内に配置された第２の熱電対層を形成すると共に、
前記複数の熱電対を前記第１の絶縁膜に形成された前記
コンタクトホールを介して前記第１の熱電対層の前記複
数の熱電対に直列接続する工程と、前記第２の熱電対層
上に第２の絶縁層を形成する工程とを有することを特徴
とする積層サーモパイルの製造方法によって達成され
る。
基板上に形成され、第１の金属線と第２の金属線とを接
合した複数の熱電対が直列接続され、前記複数の熱電対
の各測定点が測定領域内に配置された第１の熱電対層を
形成する工程と、前記第１の熱電対層上に第１の絶縁層
を形成する工程と、前記第１の絶縁層の、前記複数の熱
電対中のひとつの前記第２の金属線上にコンタクトホー
ルを形成する工程と、前記第１の絶縁層上に、前記第１
の金属線材料からなる第３の金属線と前記第２の金属線
材料からなる第４の金属線とを接合した複数の熱電対が
直列接続され、前記複数の熱電対の各測定点が前記測定
領域内に配置された第２の熱電対層を形成すると共に、
前記複数の熱電対を前記第１の絶縁膜に形成された前記
コンタクトホールを介して前記第１の熱電対層の前記複
数の熱電対に直列接続する工程と、前記第２の熱電対層
上に第２の絶縁層を形成する工程とを有することを特徴
とする積層サーモパイルの製造方法によって達成され
る。
【０００７】
【作用】本発明によれば、絶縁性基板と、絶縁性基板上
に形成され、第１の金属線と第２の金属線とを接合した
複数の熱電対が直列接続され、複数の熱電対の各測定点
が測定領域内に配置された第１の熱電対層と、第１の絶
縁層上に形成され、第１の金属線材料からなる第３の金
属線と第２の金属線材料からなる第４の金属線とを接合
した複数の熱電対が直列接続され、複数の熱電対の各測
定点が測定領域内に配置され、複数の熱電対が第１の絶
縁膜を介して第１の熱電対層の複数の熱電対に直列接続
された第２の熱電対層と、第２の熱電対層上に形成され
た第２の絶縁層とを設けたので、一定の測定領域に対し
て多くの測定点を設けることができ、高感度で応答時間
の速い積層サーモパイルを実現することができる。
に形成され、第１の金属線と第２の金属線とを接合した
複数の熱電対が直列接続され、複数の熱電対の各測定点
が測定領域内に配置された第１の熱電対層と、第１の絶
縁層上に形成され、第１の金属線材料からなる第３の金
属線と第２の金属線材料からなる第４の金属線とを接合
した複数の熱電対が直列接続され、複数の熱電対の各測
定点が測定領域内に配置され、複数の熱電対が第１の絶
縁膜を介して第１の熱電対層の複数の熱電対に直列接続
された第２の熱電対層と、第２の熱電対層上に形成され
た第２の絶縁層とを設けたので、一定の測定領域に対し
て多くの測定点を設けることができ、高感度で応答時間
の速い積層サーモパイルを実現することができる。
【０００８】
【実施例】本発明の第１の実施例によるサーモパイルに
ついて図１及び図２を用いて説明する。図１（ａ）は本
実施例のサーモパイルの平面図であり、図１（ｂ）は本
実施例のサーモパイルのＡ−Ａ′線断面図、図１（ｃ）
は本実施例のサーモパイルのＢ−Ｂ′線断面図、図１
（ｄ）は本実施例のサーモパイルのＣ−Ｃ′線断面図で
ある。
ついて図１及び図２を用いて説明する。図１（ａ）は本
実施例のサーモパイルの平面図であり、図１（ｂ）は本
実施例のサーモパイルのＡ−Ａ′線断面図、図１（ｃ）
は本実施例のサーモパイルのＢ−Ｂ′線断面図、図１
（ｄ）は本実施例のサーモパイルのＣ−Ｃ′線断面図で
ある。
【０００９】本実施例のサーモパイルは熱電対層を二層
化して、測定領域内に多くの測定用の接合点を設けた点
に特徴がある。例えばＡｌ2 Ｏ3 からなる約３００μｍ
厚の絶縁性基板１０上に第１層目の熱電対層１２が形成
されている。第１層目の熱電対層１２は、図２（ａ）に
示すようなパターン形状をしており、銅からなる約２０
μｍ幅で約５００ｎｍ厚の銅線１４（実線により表示）
と、コンスタンタンからなる約２０μｍ幅で約５００ｎ
ｍ厚のコンスタンタン線１６（１点鎖線により表示）と
を接合した複数の熱電対が直列接続されている。複数の
熱電対の測定点はサーモパイルの中心部である測定領域
１８に位置するように配置され、全体として星型のパタ
ーン形状になっている。
化して、測定領域内に多くの測定用の接合点を設けた点
に特徴がある。例えばＡｌ2 Ｏ3 からなる約３００μｍ
厚の絶縁性基板１０上に第１層目の熱電対層１２が形成
されている。第１層目の熱電対層１２は、図２（ａ）に
示すようなパターン形状をしており、銅からなる約２０
μｍ幅で約５００ｎｍ厚の銅線１４（実線により表示）
と、コンスタンタンからなる約２０μｍ幅で約５００ｎ
ｍ厚のコンスタンタン線１６（１点鎖線により表示）と
を接合した複数の熱電対が直列接続されている。複数の
熱電対の測定点はサーモパイルの中心部である測定領域
１８に位置するように配置され、全体として星型のパタ
ーン形状になっている。
【００１０】第１層目の熱電対層１２上には、例えばＳ
ｉＯ2 又はＳｉ3 Ｎ4 からなる約μｍ厚の絶縁層２０が
形成され、表面が平坦化されている。絶縁層２０の材料
としては上記した材料の他に、測定すべき電磁波が透過
して電気的に熱電対層同士を絶縁できる材料であればい
かなる材料でもよい。絶縁層２０上に第２層目の熱電対
層２２が形成されている。第２層目の熱電対層２２は、
図２（ｂ）に示すようなパターン形状をしており、銅か
らなる約２０μｍ幅で約５００ｎｍ厚の銅線２４（実線
により表示）と、金属熱電材料であるコンスタンタンか
らなる約２０μｍ幅で約５００ｎｍ厚のコンスタンタン
線２６（１点鎖線により表示）とを接合した複数の熱電
対が直列接続されている。複数の熱電対の測定点はサー
モパイルの中心部である測定領域１８に位置するように
配置され、全体として星型のパターン形状になってい
る。
ｉＯ2 又はＳｉ3 Ｎ4 からなる約μｍ厚の絶縁層２０が
形成され、表面が平坦化されている。絶縁層２０の材料
としては上記した材料の他に、測定すべき電磁波が透過
して電気的に熱電対層同士を絶縁できる材料であればい
かなる材料でもよい。絶縁層２０上に第２層目の熱電対
層２２が形成されている。第２層目の熱電対層２２は、
図２（ｂ）に示すようなパターン形状をしており、銅か
らなる約２０μｍ幅で約５００ｎｍ厚の銅線２４（実線
により表示）と、金属熱電材料であるコンスタンタンか
らなる約２０μｍ幅で約５００ｎｍ厚のコンスタンタン
線２６（１点鎖線により表示）とを接合した複数の熱電
対が直列接続されている。複数の熱電対の測定点はサー
モパイルの中心部である測定領域１８に位置するように
配置され、全体として星型のパターン形状になってい
る。
【００１１】しかも、本実施例では第２層目の熱電対層
２２の測定用の接合点を、第１層目の熱電対層１２と重
ねあわせたときに、図１（ａ）に示すように、第１層目
の熱電対層１２の測定用の接合点の間に位置するように
配置している。サーモパイルの銅側の端部は、第１層目
の熱電対層１２の一方の端部１２ａであり、サーモパイ
ルのコンスタンタン側の端部は、第２層目の熱電対層２
２の一方の端部２２ａである。第１層目の熱電対層１２
の他方の端部１２ｂと第２層目の熱電対層２２の他方の
端部２２ｂとは、図１及び図２に示すように、重ねあわ
せたときに同じ位置になるように配置されており、絶縁
層２０を介して電気的に接合されている。
２２の測定用の接合点を、第１層目の熱電対層１２と重
ねあわせたときに、図１（ａ）に示すように、第１層目
の熱電対層１２の測定用の接合点の間に位置するように
配置している。サーモパイルの銅側の端部は、第１層目
の熱電対層１２の一方の端部１２ａであり、サーモパイ
ルのコンスタンタン側の端部は、第２層目の熱電対層２
２の一方の端部２２ａである。第１層目の熱電対層１２
の他方の端部１２ｂと第２層目の熱電対層２２の他方の
端部２２ｂとは、図１及び図２に示すように、重ねあわ
せたときに同じ位置になるように配置されており、絶縁
層２０を介して電気的に接合されている。
【００１２】第２層目の熱電対層２２上には、例えばＳ
ｉＯ2 又はＳｉ3 Ｎ4 からなる約３００ｎｍ厚の絶縁層
２８が形成され、表面が平坦化されている。絶縁層２８
の材料としては上記した材料の他に、測定すべき電磁波
が透過して電気的に熱電対層同士を絶縁できる材料であ
ればいかなる材料でもよい。このように本実施例によれ
ば中心部に位置する限られた面積の測定領域に従来のほ
ぼ２倍もの測定用の接合点を配置することができるの
で、ほぼ２倍の熱起電力を得ることができ、高感度で応
答時間の速いサーモパイルを実現することができる。
ｉＯ2 又はＳｉ3 Ｎ4 からなる約３００ｎｍ厚の絶縁層
２８が形成され、表面が平坦化されている。絶縁層２８
の材料としては上記した材料の他に、測定すべき電磁波
が透過して電気的に熱電対層同士を絶縁できる材料であ
ればいかなる材料でもよい。このように本実施例によれ
ば中心部に位置する限られた面積の測定領域に従来のほ
ぼ２倍もの測定用の接合点を配置することができるの
で、ほぼ２倍の熱起電力を得ることができ、高感度で応
答時間の速いサーモパイルを実現することができる。
【００１３】次に本発明の第１の実施例によるサーモパ
イルの製造方法について図３及び図４を用いて説明す
る。図３及び図４では、説明の便宜のために、図１
（ｃ）に示すＢ−Ｂ′線断面図を代表図として用いるこ
ととする。まず、Ａｌ2 Ｏ3 からなる約３００μｍ厚の
絶縁性基板１０上に第１層目の熱電対層１２用の銅から
なる約５００ｎｍ厚の銅層３０を蒸着又はスパッタリン
グにより形成する。続いて、銅層３０上にレジスト層３
２を塗布し、銅線１４として残存すべき形状にパターニ
ングする（図３（ａ））。
イルの製造方法について図３及び図４を用いて説明す
る。図３及び図４では、説明の便宜のために、図１
（ｃ）に示すＢ−Ｂ′線断面図を代表図として用いるこ
ととする。まず、Ａｌ2 Ｏ3 からなる約３００μｍ厚の
絶縁性基板１０上に第１層目の熱電対層１２用の銅から
なる約５００ｎｍ厚の銅層３０を蒸着又はスパッタリン
グにより形成する。続いて、銅層３０上にレジスト層３
２を塗布し、銅線１４として残存すべき形状にパターニ
ングする（図３（ａ））。
【００１４】次に、パターニングされたレジスト層３２
をマスクとして銅層３０をエッチングして第１層目の熱
電対層１２の銅線１４が形成される（図３（ｂ））。次
に、全面に第１層目の熱電対層１２用のコンスタンタン
からなる約５００ｎｍ厚のコンスタンタン層３４を蒸着
又はスパッタリングにより形成する。続いて、コンスタ
ンタン層３４上にレジスト層３６を塗布し、コンスタン
タン線１６として残存すべき形状にパターニングする
（図３（ｃ））。
をマスクとして銅層３０をエッチングして第１層目の熱
電対層１２の銅線１４が形成される（図３（ｂ））。次
に、全面に第１層目の熱電対層１２用のコンスタンタン
からなる約５００ｎｍ厚のコンスタンタン層３４を蒸着
又はスパッタリングにより形成する。続いて、コンスタ
ンタン層３４上にレジスト層３６を塗布し、コンスタン
タン線１６として残存すべき形状にパターニングする
（図３（ｃ））。
【００１５】次に、パターニングされたレジスト層３６
をマスクとしてコンスタンタン層３４をエッチングして
第１層目の熱電対層１２のコンスタンタン線１６が形成
され、第１層目の熱電対層１２が形成される（図３
（ｄ））。次に、全面に、例えばＳｉＯ２又はＳｉ３Ｎ
４からなる約１μｍ厚の絶縁層２０を堆積し、表面を平
坦化する。続いて、絶縁層２０上にレジスト層３８を形
成し、第１層目の熱電対層１２と第２層目の熱電対層２
２とを接続部分が開口するようにレジスト層３８をパタ
ーニングする（図３（ｅ））。
をマスクとしてコンスタンタン層３４をエッチングして
第１層目の熱電対層１２のコンスタンタン線１６が形成
され、第１層目の熱電対層１２が形成される（図３
（ｄ））。次に、全面に、例えばＳｉＯ２又はＳｉ３Ｎ
４からなる約１μｍ厚の絶縁層２０を堆積し、表面を平
坦化する。続いて、絶縁層２０上にレジスト層３８を形
成し、第１層目の熱電対層１２と第２層目の熱電対層２
２とを接続部分が開口するようにレジスト層３８をパタ
ーニングする（図３（ｅ））。
【００１６】次に、レジスト層３８をマスクとして絶縁
層２０をエッチングして、接続部分にコンタクトホール
４０を形成する。続いて、全面に第２層目の熱電対層２
２用の銅からなる約５００ｎｍ厚の銅層４２を蒸着又は
スパッタリングにより形成する。このとき、銅層４２
は、コンタクトホール４０を介して第１層目のコンスタ
ンタン線１６と接合される（図３（ｆ））。
層２０をエッチングして、接続部分にコンタクトホール
４０を形成する。続いて、全面に第２層目の熱電対層２
２用の銅からなる約５００ｎｍ厚の銅層４２を蒸着又は
スパッタリングにより形成する。このとき、銅層４２
は、コンタクトホール４０を介して第１層目のコンスタ
ンタン線１６と接合される（図３（ｆ））。
【００１７】続いて、全面にレジスト層４４を塗布し、
銅線２４として残存すべき形状にパターニングする（図
３（ｆ））。次に、パターニングされたレジスト層４４
をマスクとして銅層４２をエッチングして第２層目の熱
電対層２２の銅線２４が形成される（図４（ａ））。続
いて、全面に第２層目の熱電対層２２用のコンスタンタ
ンからなる約５００ｎｍ厚のコンスタンタン層４６を蒸
着又はスパッタリングにより形成する。続いて、コンス
タンタン層４６上にレジスト層４８を塗布し、コンスタ
ンタン線２６として残存すべき形状にパターニングする
（図４（ａ））。
銅線２４として残存すべき形状にパターニングする（図
３（ｆ））。次に、パターニングされたレジスト層４４
をマスクとして銅層４２をエッチングして第２層目の熱
電対層２２の銅線２４が形成される（図４（ａ））。続
いて、全面に第２層目の熱電対層２２用のコンスタンタ
ンからなる約５００ｎｍ厚のコンスタンタン層４６を蒸
着又はスパッタリングにより形成する。続いて、コンス
タンタン層４６上にレジスト層４８を塗布し、コンスタ
ンタン線２６として残存すべき形状にパターニングする
（図４（ａ））。
【００１８】次に、パターニングされたレジスト層４８
をマスクとしてコンスタンタン層４６をエッチングして
第２層目の熱電対層２２のコンスタンタン線２６が形成
され、第２層目の熱電対層２２が形成される（図４
（ｂ））。次に、全面に、例えばＳｉＯ2 又はＳｉ3 Ｎ
4 からなる約３００ｎｍ厚の絶縁層２８を堆積し、表面
を平坦化して、サーモパイルを完成する（図４
（ｃ））。
をマスクとしてコンスタンタン層４６をエッチングして
第２層目の熱電対層２２のコンスタンタン線２６が形成
され、第２層目の熱電対層２２が形成される（図４
（ｂ））。次に、全面に、例えばＳｉＯ2 又はＳｉ3 Ｎ
4 からなる約３００ｎｍ厚の絶縁層２８を堆積し、表面
を平坦化して、サーモパイルを完成する（図４
（ｃ））。
【００１９】このように本実施例によれば熱電対層を二
層化したサーモパイルを容易に製造することができる。
本発明の第２の実施例によるサーモパイルについて図５
及び図６を用いて説明する。図５（ａ）は本実施例のサ
ーモパイルの平面図であり、図５（ｂ）は本実施例のサ
ーモパイルのＤ−Ｄ′線断面図、図５（ｃ）は本実施例
のサーモパイルのＥ−Ｅ′線断面図、図５（ｄ）は本実
施例のサーモパイルのＦ−Ｆ′線断面図である。
層化したサーモパイルを容易に製造することができる。
本発明の第２の実施例によるサーモパイルについて図５
及び図６を用いて説明する。図５（ａ）は本実施例のサ
ーモパイルの平面図であり、図５（ｂ）は本実施例のサ
ーモパイルのＤ−Ｄ′線断面図、図５（ｃ）は本実施例
のサーモパイルのＥ−Ｅ′線断面図、図５（ｄ）は本実
施例のサーモパイルのＦ−Ｆ′線断面図である。
【００２０】本実施例は方形のサーモパイルにおける熱
電対層を二層化して、測定領域内に多くの接合点を設け
た点に特徴がある。例えばＡｌ2 Ｏ3 からなる約３００
μｍ厚の絶縁性基板５０上に第１層目の熱電対層５２が
形成されている。第１層目の熱電対層５２は、図６
（ａ）に示すようなパターン形状をしており、銅からな
る約２０μｍ幅で約５００ｎｍ厚の銅線５４（実線によ
り表示）とを接合した複数の熱電対が直列接続されてい
る。複数の熱電対の測定点はサーモパイルの周辺部であ
る測定領域５８に位置するように配置され、全体として
方形のパターン形状になっている。
電対層を二層化して、測定領域内に多くの接合点を設け
た点に特徴がある。例えばＡｌ2 Ｏ3 からなる約３００
μｍ厚の絶縁性基板５０上に第１層目の熱電対層５２が
形成されている。第１層目の熱電対層５２は、図６
（ａ）に示すようなパターン形状をしており、銅からな
る約２０μｍ幅で約５００ｎｍ厚の銅線５４（実線によ
り表示）とを接合した複数の熱電対が直列接続されてい
る。複数の熱電対の測定点はサーモパイルの周辺部であ
る測定領域５８に位置するように配置され、全体として
方形のパターン形状になっている。
【００２１】第１層目の熱電対層５２上には、例えばＳ
ｉＯ2 又はＳｉ3 Ｎ4 からなる約１μｍ厚の絶縁層６０
が形成され、表面が平坦化されている。絶縁層６０の材
料としては上記した材料の他に、測定すべき電磁波が透
過して電気的に熱電対層同士を絶縁できる材料であれば
いかなる材料でもよい。絶縁層６０上に第２層目の熱電
対層６２が形成されている。第２層目の熱電対層６２
は、図６（ｂ）に示すようなパターン形状をしており、
銅からなる約２０μｍ幅で約５００ｎｍ厚の銅線６４
（実線により表示）と、金属熱電材料であるコンスタン
タンからなる約２０μｍ幅で約５００ｎｍ厚のコンスタ
ンタン線６６（１点鎖線により表示）とを接合した複数
の熱電対が直列接続されている。複数の熱電対の測定点
はサーモパイルの周辺部である測定領域５８に位置する
ように配置され、第１層目の熱電対層５２と同様に全体
として方形のパターン形状になっている。
ｉＯ2 又はＳｉ3 Ｎ4 からなる約１μｍ厚の絶縁層６０
が形成され、表面が平坦化されている。絶縁層６０の材
料としては上記した材料の他に、測定すべき電磁波が透
過して電気的に熱電対層同士を絶縁できる材料であれば
いかなる材料でもよい。絶縁層６０上に第２層目の熱電
対層６２が形成されている。第２層目の熱電対層６２
は、図６（ｂ）に示すようなパターン形状をしており、
銅からなる約２０μｍ幅で約５００ｎｍ厚の銅線６４
（実線により表示）と、金属熱電材料であるコンスタン
タンからなる約２０μｍ幅で約５００ｎｍ厚のコンスタ
ンタン線６６（１点鎖線により表示）とを接合した複数
の熱電対が直列接続されている。複数の熱電対の測定点
はサーモパイルの周辺部である測定領域５８に位置する
ように配置され、第１層目の熱電対層５２と同様に全体
として方形のパターン形状になっている。
【００２２】しかも、本実施例では第２層目の熱電対層
６２の測定用の接合点を、第１層目の熱電対層５２と重
ねあわせたときに、図５（ａ）に示すように、第１層目
の熱電対層５２の測定用の接合点の間に位置するように
配置している。サーモパイルの銅側の端部は、第１層目
の熱電対層５２の一方の端部５２ａであり、サーモパイ
ルのコンスタンタン側の端部は、第２層目の熱電対層６
２の一方の端部６２ａである。第１層目の熱電対層５２
の他方の端部５２ｂと第２層目の熱電対層６２の他方の
端部６２ｂとは、図５及び図６に示すように、重ねあわ
せたときに同じ位置になるように配置されており、絶縁
層６０を介して電気的に接合されている。
６２の測定用の接合点を、第１層目の熱電対層５２と重
ねあわせたときに、図５（ａ）に示すように、第１層目
の熱電対層５２の測定用の接合点の間に位置するように
配置している。サーモパイルの銅側の端部は、第１層目
の熱電対層５２の一方の端部５２ａであり、サーモパイ
ルのコンスタンタン側の端部は、第２層目の熱電対層６
２の一方の端部６２ａである。第１層目の熱電対層５２
の他方の端部５２ｂと第２層目の熱電対層６２の他方の
端部６２ｂとは、図５及び図６に示すように、重ねあわ
せたときに同じ位置になるように配置されており、絶縁
層６０を介して電気的に接合されている。
【００２３】第２層目の熱電対層６２上には、例えばＳ
ｉＯ2 又はＳｉ3 Ｎ4 からなる約３００ｎｍ厚の絶縁層
６８が形成され、表面が平坦化されている。絶縁層６８
の材料としては上記した材料の他に、測定すべき電磁波
が透過して電気的に熱電対層同士を絶縁できる材料であ
ればいかなる材料でもよい。このように本実施例によれ
ば周辺部における限られた面積の測定領域に従来のほぼ
２倍もの測定用の接合点を配置することができるので、
ほぼ２倍の熱起電力を得ることができ、高感度で応答時
間の速いサーモパイルを実現することができる。
ｉＯ2 又はＳｉ3 Ｎ4 からなる約３００ｎｍ厚の絶縁層
６８が形成され、表面が平坦化されている。絶縁層６８
の材料としては上記した材料の他に、測定すべき電磁波
が透過して電気的に熱電対層同士を絶縁できる材料であ
ればいかなる材料でもよい。このように本実施例によれ
ば周辺部における限られた面積の測定領域に従来のほぼ
２倍もの測定用の接合点を配置することができるので、
ほぼ２倍の熱起電力を得ることができ、高感度で応答時
間の速いサーモパイルを実現することができる。
【００２４】本発明は上記実施例にかぎらず種々の変形
が可能である。例えば、上記実施例では星型又は方形の
サーモパイルに本発明を適用したが、他の形状のサーモ
パイルにも本発明を適用することができる。また、上記
実施例では２つの熱電対層を重ねあわせたが、２つ以上
の多くの熱電対層を重ねあわせてもよい。
が可能である。例えば、上記実施例では星型又は方形の
サーモパイルに本発明を適用したが、他の形状のサーモ
パイルにも本発明を適用することができる。また、上記
実施例では２つの熱電対層を重ねあわせたが、２つ以上
の多くの熱電対層を重ねあわせてもよい。
【００２５】さらに、上記実施例では銅線とコンスタン
タン線により熱電対を形成したが、他の金属熱電材料に
より熱電対を形成するようにしてもよい。また、上記実
施例では絶縁層に形成したコンタクトホール上に金属層
を堆積することにより第１層目の熱電対層と第２層目の
熱電対層を接続したが、メッキにより接続してもよい
し、ビアホールにより接続してもよい。
タン線により熱電対を形成したが、他の金属熱電材料に
より熱電対を形成するようにしてもよい。また、上記実
施例では絶縁層に形成したコンタクトホール上に金属層
を堆積することにより第１層目の熱電対層と第２層目の
熱電対層を接続したが、メッキにより接続してもよい
し、ビアホールにより接続してもよい。
【００２６】
【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、絶縁性基
板と、絶縁性基板上に形成され、第１の金属線と第２の
金属線とを接合した複数の熱電対が直列接続され、複数
の熱電対の各測定点が測定領域内に配置された第１の熱
電対層と、第１の絶縁層上に形成され、第１の金属線材
料からなる第３の金属線と第２の金属線材料からなる第
４の金属線とを接合した複数の熱電対が直列接続され、
複数の熱電対の各測定点が測定領域内に配置され、複数
の熱電対が第１の絶縁層を介して第１の熱電対層の複数
の熱電対に直列接続された第２の熱電対層と、第２の熱
電対層上に形成された第２の絶縁層とを設けたので、一
定の測定領域に対して多くの測定点を設けることがで
き、高感度で応答時間の速いサーモパイルを実現するこ
とができる。
板と、絶縁性基板上に形成され、第１の金属線と第２の
金属線とを接合した複数の熱電対が直列接続され、複数
の熱電対の各測定点が測定領域内に配置された第１の熱
電対層と、第１の絶縁層上に形成され、第１の金属線材
料からなる第３の金属線と第２の金属線材料からなる第
４の金属線とを接合した複数の熱電対が直列接続され、
複数の熱電対の各測定点が測定領域内に配置され、複数
の熱電対が第１の絶縁層を介して第１の熱電対層の複数
の熱電対に直列接続された第２の熱電対層と、第２の熱
電対層上に形成された第２の絶縁層とを設けたので、一
定の測定領域に対して多くの測定点を設けることがで
き、高感度で応答時間の速いサーモパイルを実現するこ
とができる。
【図１】本発明の第１の実施例によるサーモパイルを示
す図である。
す図である。
【図２】本発明の第１の実施例によるサーモパイルの各
熱電対層を示す図である。
熱電対層を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施例によるサーモパイルの製
造方法を示す工程断面図（その１）である。
造方法を示す工程断面図（その１）である。
【図４】本発明の第１の実施例によるサーモパイルの製
造方法を示す工程断面図（その２）である。
造方法を示す工程断面図（その２）である。
【図５】本発明の第２の実施例によるサーモパイルを示
す図である。
す図である。
【図６】本発明の第２の実施例によるサーモパイルの各
熱電対層を示す図である。
熱電対層を示す図である。
１０…絶縁性基板 １２…第１層目の熱電対層 １４…銅線 １６…コンスタンタン線 １８…測定領域 ２０…絶縁層 ２２…第２層目の熱電対層 ２４…銅線 ２６…コンスタンタン線 ２８…絶縁層 ３０…銅層 ３２…レジスト層 ３４…コンスタンタン層 ３６…レジスト層 ３８…レジスト層 ４０…コンタクトホール ４２…銅層 ４４…レジスト層 ４６…コンスタンタン層 ４８…レジスト層 ５０…絶縁性基板 ５２…第１層目の熱電対層 ５４…銅線 ５６…コンスタンタン線 ５８…測定領域 ６０…絶縁層 ６２…第２層目の熱電対層 ６４…銅線 ６６…コンスタンタン線 ６８…絶縁層
Claims (2)
- 【請求項１】 絶縁性基板と、 前記絶縁性基板上に形成され、第１の金属線と第２の金
属線とを接合した複数の熱電対が直列接続され、前記複
数の熱電対の各測定点が測定領域内に配置された第１の
熱電対層と、 前記第１の熱電対層上に形成された第１の絶縁層と、 前記第１の絶縁層上に形成され、前記第１の金属線材料
からなる第３の金属線と前記第２の金属線材料からなる
第４の金属線とを接合した複数の熱電対が直列接続さ
れ、前記複数の熱電対の各測定点が前記測定領域内に配
置され、前記複数の熱電対が前記第１の絶縁層を介して
前記第１の熱電対層の前記複数の熱電対に直列接続され
た第２の熱電対層と、 前記第２の熱電対層上に形成された第２の絶縁層とを有
することを特徴とする積層サーモパイル。 - 【請求項２】 絶縁性基板上に、前記絶縁性基板上に形
成され、第１の金属線と第２の金属線とを接合した複数
の熱電対が直列接続され、前記複数の熱電対の各測定点
が測定領域内に配置された第１の熱電対層を形成する工
程と、 前記第１の熱電対層上に第１の絶縁層を形成する工程
と、 前記第１の絶縁層の、前記複数の熱電対中のひとつの前
記第２の金属線上にコンタクトホールを形成する工程
と、 前記第１の絶縁層上に、前記第１の金属線材料からなる
第３の金属線と前記第２の金属線材料からなる第４の金
属線とを接合した複数の熱電対が直列接続され、前記複
数の熱電対の各測定点が前記測定領域内に配置された第
２の熱電対層を形成すると共に、前記複数の熱電対を前
記第１の絶縁膜に形成された前記コンタクトホールを介
して前記第１の熱電対層の前記複数の熱電対に直列接続
する工程と、 前記第２の熱電対層上に第２の絶縁層を形成する工程と
を有することを特徴とする積層サーモパイルの製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4290040A JPH06260686A (ja) | 1992-10-28 | 1992-10-28 | 積層サーモパイル及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4290040A JPH06260686A (ja) | 1992-10-28 | 1992-10-28 | 積層サーモパイル及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06260686A true JPH06260686A (ja) | 1994-09-16 |
Family
ID=17751007
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4290040A Pending JPH06260686A (ja) | 1992-10-28 | 1992-10-28 | 積層サーモパイル及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06260686A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011136203A1 (ja) * | 2010-04-26 | 2011-11-03 | 株式会社エッチ．エム．イー． | 温度センサ素子及びこれを用いた放射温度計、並びに温度センサ素子の製造方法と、フォトレジスト膜を用いた多重層薄膜サーモパイル及びこれを用いた放射温度計、並びに多重層薄膜サーモパイルの製造方法 |
| WO2018180131A1 (ja) * | 2017-03-28 | 2018-10-04 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 | 熱発電セル及び熱発電モジュール |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51120767A (en) * | 1975-04-16 | 1976-10-22 | Yoshio Furusawa | Stas type film thermocouple radiation detictor and its manufacturing m ethod |
| JPS57200828A (en) * | 1981-06-04 | 1982-12-09 | Showa Denko Kk | Manufacture of thermopile |
| JPH02165025A (ja) * | 1988-12-20 | 1990-06-26 | New Japan Radio Co Ltd | サーモパイル |
-
1992
- 1992-10-28 JP JP4290040A patent/JPH06260686A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51120767A (en) * | 1975-04-16 | 1976-10-22 | Yoshio Furusawa | Stas type film thermocouple radiation detictor and its manufacturing m ethod |
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Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011136203A1 (ja) * | 2010-04-26 | 2011-11-03 | 株式会社エッチ．エム．イー． | 温度センサ素子及びこれを用いた放射温度計、並びに温度センサ素子の製造方法と、フォトレジスト膜を用いた多重層薄膜サーモパイル及びこれを用いた放射温度計、並びに多重層薄膜サーモパイルの製造方法 |
| CN102947683A (zh) * | 2010-04-26 | 2013-02-27 | Hme有限公司 | 温度传感器及采用该温度传感器的辐射温度计、温度传感器的制造方法、采用光刻胶膜的多层薄膜热电堆及采用该热电堆的辐射温度计、以及多层薄膜热电堆的制造方法 |
| JP5824690B2 (ja) * | 2010-04-26 | 2015-11-25 | 株式会社エッチ．エム．イー | 温度センサ素子及びこれを用いた放射温度計 |
| JP2015227880A (ja) * | 2010-04-26 | 2015-12-17 | 株式会社エッチ．エム．イー | 温度センサ素子及びこれを用いた放射温度計、並びに温度センサ素子の製造方法と、フォトレジスト膜を用いた多重層薄膜サーモパイル及びこれを用いた放射温度計、並びに多重層薄膜サーモパイルの製造方法 |
| US9759613B2 (en) | 2010-04-26 | 2017-09-12 | Hme Co., Ltd. | Temperature sensor device and radiation thermometer using this device, production method of temperature sensor device, multi-layered thin film thermopile using photo-resist film and radiation thermometer using this thermopile, and production method of multi-layered thin film thermopile |
| WO2018180131A1 (ja) * | 2017-03-28 | 2018-10-04 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 | 熱発電セル及び熱発電モジュール |
| JPWO2018180131A1 (ja) * | 2017-03-28 | 2019-11-07 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 | 熱発電セル及び熱発電モジュール |
| US11393969B2 (en) | 2017-03-28 | 2022-07-19 | National Institute For Materials Science | Thermoelectric generation cell and thermoelectric generation module |
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