JPH01138429A - サ−モパイル - Google Patents
サ−モパイルInfo
- Publication number
- JPH01138429A JPH01138429A JP62185112A JP18511287A JPH01138429A JP H01138429 A JPH01138429 A JP H01138429A JP 62185112 A JP62185112 A JP 62185112A JP 18511287 A JP18511287 A JP 18511287A JP H01138429 A JPH01138429 A JP H01138429A
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- JP
- Japan
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- thermopile
- air gap
- substrate
- contact part
- thermocouple
- Prior art date
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- Pending
Links
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
- H10N10/10—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
- H10N10/17—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects characterised by the structure or configuration of the cell or thermocouple forming the device
Landscapes
- Radiation Pyrometers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、放射温度計としてのサーモパイルに関し、特
に、温接点部にエアブリッジ構造を持たせたサーモパイ
ルに関するものである。
に、温接点部にエアブリッジ構造を持たせたサーモパイ
ルに関するものである。
[従来の技術]
従来、この種のサーモパイルとしては、第4図に示すよ
うに、穴1aを有するSi基板l上に形成された絶縁膜
2と、その穴領域S上に形成された全黒などの受光部と
しての黒体部3と、この周囲に放射状に直列接続された
複数の熱電対4とからなり、熱電対線4a、4bの温接
点部4Cは黒体部3に近接配置され、その冷接点部4d
は黒体部3から遠ざけた位置に形成されている。
うに、穴1aを有するSi基板l上に形成された絶縁膜
2と、その穴領域S上に形成された全黒などの受光部と
しての黒体部3と、この周囲に放射状に直列接続された
複数の熱電対4とからなり、熱電対線4a、4bの温接
点部4Cは黒体部3に近接配置され、その冷接点部4d
は黒体部3から遠ざけた位置に形成されている。
[解決すべき問題点]
しかしながら、上記サーモパイルにあっては、次の問題
がある。
がある。
■温接点部4Cが穴領域S上の薄い絶縁膜2(約67t
m程度)上に形成されているため1機械的強度に乏しく
1歩留り、信頼性が低い。
m程度)上に形成されているため1機械的強度に乏しく
1歩留り、信頼性が低い。
■穴領域Sの形成は、一般に200gm程度の厚さのS
i基板l上にまず絶縁1lI2を形成した後、その絶縁
膜?下のSi基板部分をそっくりエツチング除去して穴
1aを形成するものであるが、一般的なエツチング液(
弗酸、硝酸、酢酸)ではそのエツチング速度にバラツキ
(不均一性)があり、結果的に穴領域Sの面積1位置、
形状等に精度が出ない、かかる点から温接点部4Cと冷
接点部4dとの間隔を短くできないので、冷接点部4d
をヒートシンクとしてのSi基板1上に確−実におくべ
く、予めその間隔を長くとる必要がある。したがってチ
ップの小屋化ないし熱電対の高集積化が困難である。
i基板l上にまず絶縁1lI2を形成した後、その絶縁
膜?下のSi基板部分をそっくりエツチング除去して穴
1aを形成するものであるが、一般的なエツチング液(
弗酸、硝酸、酢酸)ではそのエツチング速度にバラツキ
(不均一性)があり、結果的に穴領域Sの面積1位置、
形状等に精度が出ない、かかる点から温接点部4Cと冷
接点部4dとの間隔を短くできないので、冷接点部4d
をヒートシンクとしてのSi基板1上に確−実におくべ
く、予めその間隔を長くとる必要がある。したがってチ
ップの小屋化ないし熱電対の高集積化が困難である。
また、その間隔が長いことから、抵抗が比較的大きく、
感度向上の障害となり、更に、熱容量も大きいので、熱
応答性が劣る。
感度向上の障害となり、更に、熱容量も大きいので、熱
応答性が劣る。
[発明の目的]
本発明は、上記問題点を解決するためのものであり、そ
の目的は、温接点部の機械的強度が高く、温接点部と冷
接点部との間隔を短くし得るサーモパイルを提供するこ
とにある。
の目的は、温接点部の機械的強度が高く、温接点部と冷
接点部との間隔を短くし得るサーモパイルを提供するこ
とにある。
[問題点の解決手段]
上記目的を達成するため、本発明に係るサーモパイルに
おいては、各熱電対の一対の熱電対線のうち温接点部を
含む部分は基板との間に形成されたエアギャップ上に架
設されているものである。
おいては、各熱電対の一対の熱電対線のうち温接点部を
含む部分は基板との間に形成されたエアギャップ上に架
設されているものである。
[作用]
かかる構成のサーモパイルによれば、基板を貫通する穴
を開ける必要がなく、温接点部がエアギャップ上に架設
されているので、温接点部の機械的強度が向上すると共
に、集積回路製造の技術を利用することによって、各熱
電対のサイズをより微細化できるので、温接点部と冷接
点部の平面距離を従来に比して短くでき、熱電対搭載個
数の増大又はチップ面積の小型化等を図ることができる
。
を開ける必要がなく、温接点部がエアギャップ上に架設
されているので、温接点部の機械的強度が向上すると共
に、集積回路製造の技術を利用することによって、各熱
電対のサイズをより微細化できるので、温接点部と冷接
点部の平面距離を従来に比して短くでき、熱電対搭載個
数の増大又はチップ面積の小型化等を図ることができる
。
[実施例]
次に本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第1図(A)は、本発明に係るサーモパイルの第1実施
例を示す拡大平面図であり、第1図(B)は、同図(A
)中IB−IB線に沿って切断した状態を示す切断矢視
図である。
例を示す拡大平面図であり、第1図(B)は、同図(A
)中IB−IB線に沿って切断した状態を示す切断矢視
図である。
図中、 10は平坦なSi基板で、この表面にはSi酸
化膜11が一面に形成されている。このSi酸化膜11
上にはエアギャップ13を設け、これに架設されたブリ
ッジ部12aを有する絶縁膜12が形成されている。ブ
リッジ部12aの中央には全黒などの黒体部14が形成
されており、その近傍部には熱電対線15a、+5bの
重ね合わせ部として形成された温接点部15cが位置し
ている。ブリッジ部12a以外の平坦面上には熱電対線
15a 、 15bの重ね合わせ部として形成された冷
接点部15dが位置している。したがって、各熱電対線
15a 、 15bはブリッジ部12aに乗り上げる段
差部15e 、 15fを有しており、冷接点部15
dはブリッジ12a上の温接点部15cより低いSi基
板10寄りに位置する。
化膜11が一面に形成されている。このSi酸化膜11
上にはエアギャップ13を設け、これに架設されたブリ
ッジ部12aを有する絶縁膜12が形成されている。ブ
リッジ部12aの中央には全黒などの黒体部14が形成
されており、その近傍部には熱電対線15a、+5bの
重ね合わせ部として形成された温接点部15cが位置し
ている。ブリッジ部12a以外の平坦面上には熱電対線
15a 、 15bの重ね合わせ部として形成された冷
接点部15dが位置している。したがって、各熱電対線
15a 、 15bはブリッジ部12aに乗り上げる段
差部15e 、 15fを有しており、冷接点部15
dはブリッジ12a上の温接点部15cより低いSi基
板10寄りに位置する。
かかるサーモパイルは次のようにして製造される。先ず
、Si基板10上にSi酸化膜11を形成した後、エア
ギャップ13を形成すべく断面台形状にホトレジスト又
は樹脂を塗布し、しかる後、そのホトレジスト又は樹脂
を含めて一面を絶縁膜12で覆う0次に、一方の熱電対
線15aと黒体部14を形成した後、他方の熱電対線1
5bを形成する。最後にホトレジスト又は樹脂を除去し
てエアギャップ13を形成し、サーモパイルが製造され
る。
、Si基板10上にSi酸化膜11を形成した後、エア
ギャップ13を形成すべく断面台形状にホトレジスト又
は樹脂を塗布し、しかる後、そのホトレジスト又は樹脂
を含めて一面を絶縁膜12で覆う0次に、一方の熱電対
線15aと黒体部14を形成した後、他方の熱電対線1
5bを形成する。最後にホトレジスト又は樹脂を除去し
てエアギャップ13を形成し、サーモパイルが製造され
る。
第1実施例に係るサーモパイルは、その構造から、従来
に比して機械的強度が高いことは勿論、Si基板自体に
対するエツチング工程を用いずに作成されるので、作成
精度が増し、冷接点部15dは必ずSi基板10上に位
置するので、温接点部15cと冷接点部15dとの間隔
を50終■程度にすることが可能である。これにより熱
電対の微細化パターンを形成し易<、lチップ上の熱電
対搭載数(集積度)の増大を図れる。温接点部15cと
冷接点部15dとの間隔が従来に比して短くなる分、各
熱電対の起電力は低下するが、熱電対搭載数の増大がこ
れを補い余りあるので、結果的に感度の向上が実現され
る。また、各熱電対線の長さを短縮できることにより、
合計の抵抗即ちサーモパイルの出力抵抗の値を下げるこ
とが可能で、熱応答性の向とも図れる。
に比して機械的強度が高いことは勿論、Si基板自体に
対するエツチング工程を用いずに作成されるので、作成
精度が増し、冷接点部15dは必ずSi基板10上に位
置するので、温接点部15cと冷接点部15dとの間隔
を50終■程度にすることが可能である。これにより熱
電対の微細化パターンを形成し易<、lチップ上の熱電
対搭載数(集積度)の増大を図れる。温接点部15cと
冷接点部15dとの間隔が従来に比して短くなる分、各
熱電対の起電力は低下するが、熱電対搭載数の増大がこ
れを補い余りあるので、結果的に感度の向上が実現され
る。また、各熱電対線の長さを短縮できることにより、
合計の抵抗即ちサーモパイルの出力抵抗の値を下げるこ
とが可能で、熱応答性の向とも図れる。
第2図(A)は、本発明に係るサーモパイルの第2実施
例を示す拡大平面図であり、第2図CB)は、同図(A
)中118−IIS線に沿って切断した状態を示す切断
矢視図である。
例を示す拡大平面図であり、第2図CB)は、同図(A
)中118−IIS線に沿って切断した状態を示す切断
矢視図である。
20は平坦なSi基板で、この上には帯状の絶縁膜21
が形成されている。絶縁膜21はエアギャップ23を画
成すべきブリッジ部21aを有している。一対の熱電対
線24a 、 24bの温接点部24cはブリッジ部2
1a上に形成されぞおり、冷接点部24dは谷部に形成
されている。各温接点部24c上には金黒などの黒体部
25が設けられている。
が形成されている。絶縁膜21はエアギャップ23を画
成すべきブリッジ部21aを有している。一対の熱電対
線24a 、 24bの温接点部24cはブリッジ部2
1a上に形成されぞおり、冷接点部24dは谷部に形成
されている。各温接点部24c上には金黒などの黒体部
25が設けられている。
第2実施例にあっては、温接点部24cがエアギャップ
23上に両端の熱電対線24a、24bによって支持さ
れているので、第1実施例に比し、支持構造が堅固であ
る。かかる点から温接点部24c上に黒体部25の直接
搭載が可能なものとなり、高い感度のサーモパイルを得
ることができる。また、各温接点部24cは夫々固有の
エアギャップ23上に形成されているので、第1実施例
の如く、1つの長いエアギャップを共用させる場合に比
し、製造が容易となる。
23上に両端の熱電対線24a、24bによって支持さ
れているので、第1実施例に比し、支持構造が堅固であ
る。かかる点から温接点部24c上に黒体部25の直接
搭載が可能なものとなり、高い感度のサーモパイルを得
ることができる。また、各温接点部24cは夫々固有の
エアギャップ23上に形成されているので、第1実施例
の如く、1つの長いエアギャップを共用させる場合に比
し、製造が容易となる。
第3図(A)は、本発明に係るサーモパイルの第3実施
例を示す拡大平面図であり、第3図(B)は、同図(A
)中III B−ItI B線に沿って切断した状態を
示す切断矢視図である。
例を示す拡大平面図であり、第3図(B)は、同図(A
)中III B−ItI B線に沿って切断した状態を
示す切断矢視図である。
30は平坦なSi基板で、この上にはSi酸化膜31が
一面に形成されている。一対の熱電対線32a、32b
はエアギャップ33上に温接点部32cを有しており、
この温接点部32c上に金黒などの黒体部34が設けら
れている。冷接点部32dは温接点部32cより低所の
Sim化膜31上に形成されている。熱電対群は第3図
(A)に示すようにジグザグ状に配列されており、各温
接点部32cは各エアギャップ33上に形成されている
。
一面に形成されている。一対の熱電対線32a、32b
はエアギャップ33上に温接点部32cを有しており、
この温接点部32c上に金黒などの黒体部34が設けら
れている。冷接点部32dは温接点部32cより低所の
Sim化膜31上に形成されている。熱電対群は第3図
(A)に示すようにジグザグ状に配列されており、各温
接点部32cは各エアギャップ33上に形成されている
。
このサーモパイルの製造方法は、まず、Si基板30上
にSi酸化膜31を形成した後、エアギャップ33を形
成すべく断面台形状にホトレジスト又は樹脂を塗布する
0次に、この上に絶縁膜を形成せずに、断面台形状にホ
トレジスト又は樹脂の上に重ね合わせ部として自立的な
温接点部32cを作成すべく熱電対線32a 、 32
bを順次積層し11作成された温接点部32c上に金黒
などの黒体部34を設ける。最後にホトレジスト又は樹
脂を除去してエアギャップ33を形成し、サーモパイル
が製造される。
にSi酸化膜31を形成した後、エアギャップ33を形
成すべく断面台形状にホトレジスト又は樹脂を塗布する
0次に、この上に絶縁膜を形成せずに、断面台形状にホ
トレジスト又は樹脂の上に重ね合わせ部として自立的な
温接点部32cを作成すべく熱電対線32a 、 32
bを順次積層し11作成された温接点部32c上に金黒
などの黒体部34を設ける。最後にホトレジスト又は樹
脂を除去してエアギャップ33を形成し、サーモパイル
が製造される。
この第3実施例においては、温接点部32cの裏面に絶
縁膜がないため、第2実施例に比し、熱容量が軽減され
、熱応答時間の向上が図れる。
縁膜がないため、第2実施例に比し、熱容量が軽減され
、熱応答時間の向上が図れる。
[発明の効果]
以上説明したように、本発明に係るサーモパイルは、温
接点部を基板から離しこれをエアギャップ上に位置させ
である点に特徴を有するものであるから、次の効果を奏
する。
接点部を基板から離しこれをエアギャップ上に位置させ
である点に特徴を有するものであるから、次の効果を奏
する。
■従来の如く、穴を有する基板上に形成された絶縁膜の
上に温接点部を設けたサーモパイルに比べて、機械的強
度が高く1歩留り及び信頼性が向上する。
上に温接点部を設けたサーモパイルに比べて、機械的強
度が高く1歩留り及び信頼性が向上する。
■エアギャップの作成においては基板自体へのエツチン
グなどが起こらず、温接点部はエアギャップ上に位置し
、冷接点部は必ず基板上に位置するので、熱電対の微細
化パターンによって、1チツプ上の熱電対搭載数の増大
を図ることができる。かかる熱電対の高集積化によって
、結果的に感度の向上、サーモパイルの出力抵抗値の低
減化及び熱応答性の改善を図ることができる。
グなどが起こらず、温接点部はエアギャップ上に位置し
、冷接点部は必ず基板上に位置するので、熱電対の微細
化パターンによって、1チツプ上の熱電対搭載数の増大
を図ることができる。かかる熱電対の高集積化によって
、結果的に感度の向上、サーモパイルの出力抵抗値の低
減化及び熱応答性の改善を図ることができる。
第1図(A)は、本発明に係るサーモパイルの第1実施
例を示す拡大平面図であり、第1図CB)は、同図(A
)中lS−1−B線に沿って切断した状態を示す切断矢
視図である。 第2図(A)は1本発明に係るサーモパイルの第ν 2実施例を示す拡大平面図であり、第3図(B)は、同
図(A)中IIB−FIB線に沿って切断した状態を示
す切断矢視図である。 第3図(A)は、本発明に係るサーモパイルの第3実施
例を示す拡大平面図であり、第3図(B)は同図(A)
中m B−m B線に沿って切断した状態を示す切断矢
視図である。 第4図(A)は、従来のサーモパイルの一例を示す平面
図であり、第4図(B)は、同図(A)中IVB−IV
B線に沿って切断した状態を示す切断矢視図である。 10.20,30・・・Si基板、11 、31会・拳
Sii化膜、12,21・・・絶縁膜、12a ・・・
ブリッジ部、15a 、 15b 、24a 、24b
、32a 、32b 豊・・熱電対線、 15c 、
24c 、32c ・・拳温接点部、15d 、 24
d 、 32d ・・・冷接点部、+3,33・・・エ
アギャップ、 ’14.25.34φe・黒体部。 第3図 (A) (B) 第4図 (Aツ マ (B〕 手続補正書(方式) %式% ■、水件の表示 昭和62年特許願第185112号 2、発明の名称 サーモパイル 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 東京都港区虎ノ門−丁目22番14号氏
名(名称) 新日本無線株式会社 代表者 星 野 宏 4、代理人 5、補正命令の日付(発進口) 昭和63年12月2
0日6、補正の対象 「明細書の図面の簡単な説
明jの欄7、補正の内容 明細書第10頁第3行目に「第3図(B)」とある記載
を、「第2図(B)」 と、補正します。 以上
例を示す拡大平面図であり、第1図CB)は、同図(A
)中lS−1−B線に沿って切断した状態を示す切断矢
視図である。 第2図(A)は1本発明に係るサーモパイルの第ν 2実施例を示す拡大平面図であり、第3図(B)は、同
図(A)中IIB−FIB線に沿って切断した状態を示
す切断矢視図である。 第3図(A)は、本発明に係るサーモパイルの第3実施
例を示す拡大平面図であり、第3図(B)は同図(A)
中m B−m B線に沿って切断した状態を示す切断矢
視図である。 第4図(A)は、従来のサーモパイルの一例を示す平面
図であり、第4図(B)は、同図(A)中IVB−IV
B線に沿って切断した状態を示す切断矢視図である。 10.20,30・・・Si基板、11 、31会・拳
Sii化膜、12,21・・・絶縁膜、12a ・・・
ブリッジ部、15a 、 15b 、24a 、24b
、32a 、32b 豊・・熱電対線、 15c 、
24c 、32c ・・拳温接点部、15d 、 24
d 、 32d ・・・冷接点部、+3,33・・・エ
アギャップ、 ’14.25.34φe・黒体部。 第3図 (A) (B) 第4図 (Aツ マ (B〕 手続補正書(方式) %式% ■、水件の表示 昭和62年特許願第185112号 2、発明の名称 サーモパイル 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 東京都港区虎ノ門−丁目22番14号氏
名(名称) 新日本無線株式会社 代表者 星 野 宏 4、代理人 5、補正命令の日付(発進口) 昭和63年12月2
0日6、補正の対象 「明細書の図面の簡単な説
明jの欄7、補正の内容 明細書第10頁第3行目に「第3図(B)」とある記載
を、「第2図(B)」 と、補正します。 以上
Claims (1)
- 基板上に多数の熱電対を直列接続してなるサーモパイ
ルであって、各熱電対の一対の熱電対線のうち温接点部
を含む部分は該基板との間に形成されたエアギャップ上
に架設されていることを特徴とするサーモパイル。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62185112A JPH01138429A (ja) | 1987-07-24 | 1987-07-24 | サ−モパイル |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62185112A JPH01138429A (ja) | 1987-07-24 | 1987-07-24 | サ−モパイル |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01138429A true JPH01138429A (ja) | 1989-05-31 |
Family
ID=16165069
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62185112A Pending JPH01138429A (ja) | 1987-07-24 | 1987-07-24 | サ−モパイル |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01138429A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2664745A1 (fr) * | 1990-07-12 | 1992-01-17 | Landis & Gyr Betriebs Ag | Convertisseur thermoelectrique et procede pour sa fabrication. |
JPH0566529U (ja) * | 1992-02-18 | 1993-09-03 | シチズン時計株式会社 | サーモパイル |
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1987
- 1987-07-24 JP JP62185112A patent/JPH01138429A/ja active Pending
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