【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及带有热流传感器的帕尔贴元件。
技术介绍
1、作为通常的热电效应的塞贝克效应是在对具有传导性的物质施加温度梯度时，在与温度梯度平行的方向上产生电场的现象(图6的(a))。
2、塞贝克型热流传感器的结构如下：使具有正负塞贝克系数的热电材料交替排列，在由经过传感器的热流产生的温度梯度的方向上，上下地形成串联连接(图7的(a))。使用了塞贝克效应的热流传感器虽然已经产品化且在市场售卖，但是由于其结构复杂，热阻大，柔性低，并且成本高等各种问题，所以存在其用途有限的问题。
3、一方面，在磁体中发现的反常能斯特效应具有在由经过传感器的热流产生的温度梯度与磁体的磁化正交的方向上出现电场(图6的(b))的特征。
4、近年来，本专利技术人等证实了：通过利用在磁体中发现的特殊的热电效应“反常能斯特效应”，由在面内方向连接的极其简单的结构对电压进行放大，作为热流传感器发挥功能[参照非专利文献1]。反常能斯特型热流传感器是例如在与温度梯度垂直的方向上延伸的磁线串联连接的结构(图7的(b))。
5、由于该反常能斯特型热流传感器也能够形成在极其薄的柔性片上，所以可期望其不仅热阻小，而且柔性高，能够廉价地制造。
6、另一方面，利用作为塞贝克效应的反效应的帕尔贴效应(通过流过电流，热流流动，热流方向在电流方向变化的现象)的帕尔贴元件是能够用单一的模块对被对象物进行加热和冷却的稀有器件，广泛应用于帕尔贴式冷却器、ccd的冷却、cpu的冷却、半导体芯片制造中的硅晶片的温度控制、微生物的培养装置
7、现有技术文献
8、专利文献
9、专利文献1：日本特开2003-46144号公报；
10、专利文献2：日本特开2003-282796号公报。
11、非专利文献
12、非专利文献1：w.zhou et al.,appl phys.express 13,043001(2020).
13、非专利文献2：yukiko osawa,et al.,“control of thermal conductance withdetection of single contacting part for rendering spatial sensation,”ieejjournal of industry applications,vol.5,no.2,pp.101-107,mar.2016
技术实现思路
1、专利技术要解决的问题
2、然而，经过帕尔贴元件的热流密度并不是仅由流动电流的大小、方向决定的，还依赖于包含冷却侧和加热测的热边界条件的复杂的热回路，因此，定量测定帕尔贴元件产生了何种程度的热流是不容易的。
3、在将上述的塞贝克热流传感器粘贴在帕尔贴元件上尝试进行热流测量的情况下，其热阻过大，为10-1～10-2m2k/w左右，因此热流传感器的使用会显著损害帕尔贴元件的冷却和加热的效率。因此，存在应用塞贝克热流传感器是不现实的问题。
4、另一方面，利用了反常能斯特效应的热流传感器是已知的器件[例如，参照非专利文献1]，是在带有热氧化膜的si、mgo这样的绝缘性基板、或聚酰亚胺、聚萘二甲酸乙二醇酯等柔性的极薄的片上制作而成的。磁性薄膜有助于热电转换，因此传感器的热阻为10-3～10-6m2k/w，成为比塞贝克型热流传感器小1-4个数量级的热阻。然而，即使在此情况下，将其粘贴在帕尔贴元件使用时，也存在不可避免地产生使热流控制的效率降低的热阻的问题。
5、本专利技术解决了上述问题，其目的在于提供一种超低热阻的带有热流传感器的帕尔贴元件，其能够高速检测经过帕尔贴元件的热流，并且热阻小到能够忽略的程度。
6、用于解决问题的方案
7、(1)本专利技术的带有热流传感器的帕尔贴元件例如如图1所示，具有在形成帕尔贴元件10的绝缘性基板的上部或下部、或者上部和下部双方直接形成有反常能斯特热流传感器20的结构。
8、(2)在本专利技术的带有热流传感器的帕尔贴元件(1)中，优选地，所述帕尔贴元件例如如图2所示，可以由绝缘性基板夹持pn结元件，并且在所述绝缘性基板上具有电极，使封装件内的底面所具有的电极与所述帕尔贴元件的电极抵接而直接连接。
9、(3)在本专利技术的带有热流传感器的帕尔贴元件(2)中，优选地，所述绝缘性基板可以是陶瓷基板或柔性片的任一种。
10、(4)在本专利技术的带有热流传感器的帕尔贴元件(1)至(3)中，优选地，所述反常能斯特热流传感器例如如图3所示，可以具有：发电体22，其由沿着绝缘性基板21的表面相互平行(y方向)地配置的多条细线22a构成；以及连接体23，其由沿着绝缘性基板21的表面并与发电体22的各细线22a平行地配置在各细线22a之间的多条细线23a构成，
11、发电体22的各细线22a由即使没有来自外部的磁场也具有剩磁的磁体构成，在相同方向(x方向)上磁化，连接体23的各细线23a将发电体22的各细线22a的一个端部与在各细线22a的一侧相邻的细线22a的另一个端部电连接，
12、连接体23由在各细线22a的磁化方向的相反方向上磁化的磁体、具有与各细线22a的相反符号的能斯特系数的磁体、或非磁体构成。
13、(5)在本专利技术的带有热流传感器的帕尔贴元件(4)中，优选地，所述细线22和23的磁性材料可以是fe-al、fe-ga、fe-sn、fe-pt、mn-ga、mn-ge、mn-sn、ni-pt、co-gd、fe4n、mn3an(a＝mn、pt、ni)、co2yz(y＝ti、v、cr、mn、fe，z＝ga、ge、al、si、sn、sb)霍伊斯勒合金、sm-co永磁材料、nd-fe-b永磁材料、fept l10型有序合金、fepd l10型有序合金、copt l10型有序合金中的任一种。
14、(6)在本专利技术的带有热流传感器的帕尔贴元件(4)中，优选地，非磁性材料可以是cu、ag、au、al、rh、w、mo、pt、pd以及包含这些的合金材料中的任一种。
15、(7)在本专利技术的带有热流传感器的帕尔贴元件(1)至(6)中，优选地，也可以具有安装在所述帕尔贴元件上的散热片。
16、专利技术效果
17、在本专利技术中，由于具有仅在帕尔贴元件上直接形成并图案化厚度为数十～数千nm级的金属薄膜(构成反常能斯特热流传感器的多条细线)的结构，所以其热阻为10-8～10-10m2k/w，影响极小，完全不会对帕尔贴元件的冷却和加热效率造成影响，能够极其高速地实时测量经过帕尔贴元件的热流密度。由于以作为热电效应的反常能斯本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种带有热流传感器的帕尔贴元件，其具有在形成帕尔贴元件的绝缘性基板的上部或下部、或者上部和下部双方直接形成有反常能斯特热流传感器的结构。
2.根据权利要求1所述的带有热流传感器的帕尔贴元件，其中，
3.根据权利要求2所述的带有热流传感器的帕尔贴元件，其中，
4.根据权利要求1至3的任一项所述的带有热流传感器的帕尔贴元件，其中，
5.根据权利要求4所述的带有热流传感器的帕尔贴元件，其中，
6.根据权利要求4所述的带有热流传感器的帕尔贴元件，其中，
7.根据权利要求1至6的任一项所述的带有热流传感器的帕尔贴元件，其中，
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种带有热流传感器的帕尔贴元件，其具有在形成帕尔贴元件的绝缘性基板的上部或下部、或者上部和下部双方直接形成有反常能斯特热流传感器的结构。
2.根据权利要求1所述的带有热流传感器的帕尔贴元件，其中，
3.根据权利要求2所述的带有热流传感器的帕尔贴元件，其中，
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【专利技术属性】
技术研发人员：樱庭裕弥，周伟男，小岛奈津子，
申请(专利权)人：国立研究开发法人物质·材料研究机构，
类型：发明
国别省市：
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