CN101175977B - 红外线传感器 - Google Patents
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Abstract
一种红外线传感器，在封装(2)的平面形状为近似方形的开口部(2a)的四个角部(8)设置有支承部(20)，用于将为了覆盖开口部(2a)而设置的光学过滤器(3)支承在比开口部(2a)的内周壁的上端部(9)低的位置，使光学过滤器(3)的与支承部(20)对置一面侧的一部分(3c)进入开口部(2a)而被支承部(20)支承，在该状态下，光学过滤器(3)被固定于封装(2)。光学过滤器(3)和封装(2)通过导电性粘结剂(7)被接合固定、电连接。封装(3)的开口部周边区域(2b)形成得比其外侧区域(2c)低，与光学过滤器(3)的从开口部(2a)的内周壁的上端部(9)突出的部分的侧端面(3b)共同作用，形成了对导电性粘结剂(7)进行保持的保持凹部(15)。从而，可提供小型、能够较宽确保红外线受光区域(视野)的红外线传感器、及提高电机屏蔽性且耐电磁波特性出色的红外线传感器。
Description
技术领域
本发明涉及一种红外线传感器，具体涉及感知红外线的视野角宽广的红外线传感器、及提高了电磁屏蔽性的红外线传感器。
背景技术
在人体检测或防范犯罪设备等中所使用的现有红外线传感器之一中，如图6所示，存在着下述的红外线传感器：即将在热电元件62上配设受光电极61而构成的红外线传感器元件53，支撑在具备引线端子51的金属制基底(stem)52上，并且将红外线传感器元件53收纳于具备圆筒状金属制壳体(盖)55的带引线端子的红外线传感器，其中，所述金属制壳体55在上面侧具备使红外线透过的光学过滤器54。另外，该红外线传感器通常还具备对红外线传感器元件53进行支承的支承台63、对支承台63进行载置并在表面形成了必要的电极与电路(未图示)的基板64、旁路电容65、FET66及电阻67等。而且，该红外线传感器的输入输出用的引线端子51(51a、51b)经由绝缘材料60贯通金属制的基底52，与基板64上的电路连接，接地用的引线端子51(51c)与基底52电连接。
并且，作为这种类型的红外线传感器中的、光学过滤器向金属制壳体(盖)的安装构造(安装方法)，例如如图7所示，提出了一种按照光学过滤器54的外表面与金属制壳体55的外表面成为同一面的状态的方式，将该光学过滤器54配置于金属制壳体55的开口窗58，并通过导电性粘结剂57将光学过滤器54的端缘与开口窗58的端缘粘结、固定的安装构造(安装方法)(参照专利文献1)。
然而，在上述专利文献1的红外线传感器中，由于光学过滤器54嵌入于金属制壳体55上面的一部分(开口窗)58，使得金属制壳体55的上面整体不会成为受光面，所以，存在着红外线受光区域(视野)变窄的问题。
另外，对于其他的红外线传感器而言如图8所示，提出了一种红外线传感器：使在导电性保护体(封装)72的内周部配设的导电性内周传热覆盖部件75上形成的搁块部73上，保持光学过滤器71，并通过导电性粘结剂74分别将光学过滤器71的端面与导电性内周传热覆盖部件75的内周面接合，将光学过滤器71的底面与在导电性内周传热覆盖部件75形成的搁块部73的底面接合，由此使光学过滤器71与导电性保护体(封装)72电连接，从而提高了电磁屏蔽性(参照专利文献2)。
然而，虽然专利文献2的红外线传感器的构成试图提高电磁屏蔽性、实现周围温度的变化对红外线传感器元件的影响减少，但当如图9(专利文献2的实施例)所示，通过对由导电性内周传热覆盖部件75构成的金属板81进行弯曲加工，而在各边的近似中央部形成了搁块部(shelves)73的构造时，该搁块部73会限制光学过滤器71(图8)的视野，存在着无法以最大限度的效率确保红外线传感器的视野的问题。
专利文献1：特开平9-79902号公报
专利文献2：特开平8-15007号公报
发明内容
本发明用于解决上述课题，其目的在于，提供能够将红外线受光区域(视野)确保得较宽的小型的红外线传感器，及电磁屏蔽性高、耐电磁波特性也出色的小型的红外线传感器。
为了解决上述课题，本申请发明(技术方案1)的红外线传感器，具备：
红外线传感器元件；
封装，其是在内部收纳所述红外线传感器元件并与表面安装对应的封装，具有一个近似方形的面开了口的箱形形状；和
光学过滤器，其是构成为使规定波长的红外线通过的光学过滤器，被设置为覆盖所述封装的平面形状近似方形的开口部，同时发挥着使所述红外线传感器元件接受规定波长的红外线的功能、和作为对所述开口部进行密封的盖的作用；
在所述封装的平面形状为近似方形的所述开口部的四个角部设置有支承部，用于将被设置为覆盖所述开口部的所述光学过滤器支承在比所述开口部的内周壁的上端部低的位置，
所述光学过滤器的与所述支承部对置一面侧的一部分进入所述开口部，在被所述支承部支承的状态下，所述光学过滤器被固定于所述封装。
所述封装具备金属制的封装主体、和对所述金属制封装主体的内侧部分和外侧部分的主要部分进行覆盖的绝缘性覆盖材料，并且，在通过导电性粘结剂与所述光学过滤器连接的区域露出了所述金属制封装主体，通过所述导电性粘结剂将所述光学过滤器和所述封装主体电连接。
而且，技术方案2的红外线传感器根据技术方案1的红外线传感器，其特征在于，所述光学过滤器和所述封装通过导电性粘结剂而被接合固定，并且被电连接。
并且，技术方案3的红外线传感器根据技术方案1或2的红外线传感器，其特征在于，所述封装具备金属制的封装主体、和对所述金属制封装主体的主要部分进行覆盖的绝缘性覆盖材料，并且，在通过所述导电性粘结剂与所述光学过滤器连接的区域露出了所述金属制封装主体，通过所述导电性粘结剂将所述光学过滤器和所述封装主体电连接。
另外，技术方案4的红外线传感器根据技术方案1～3中任意一项所述的红外线传感器，其特征在于，所述封装的所述开口部周边区域形成得比该开口部周边区域的外侧区域低，与所述光学过滤器的比所述开口部的内周壁的上端部突出的部分的侧端面共同作用，形成了对导电性粘结剂进行保持的保持凹部。
发明效果
由于本申请发明(技术方案1)的红外线传感器具备：红外线传感器元件；可在内部收纳红外线传感器元件的箱形封装；和配置成覆盖封装的开口部、同时发挥着作为过滤器的功能与作为对开口部进行密封的盖的作用的光学过滤器；在封装的平面形状为近似方形的开口部的四个角部设置有支承部，用于将为了覆盖开口部而设置的光学过滤器支承在比开口部的内周壁的上端部低的位置，并且光学过滤器的与支承部对置一面侧的一部分进入开口部，在被支承部支承的状态下将光学过滤器固定于封装，所以，能够极力降低视野被遮挡的区域(面积)与光学过滤器的表面面积整体的比率，能够实质地不缩小红外线受光区域(视野)地将光学过滤器安装于封装。
另外，由于在平面形状近似为方形的开口部的四个角部设置有支承部，所以，可得到能够可靠确保光学过滤器且可靠性高的红外线传感器。
而且，如技术方案2的红外线传感器那样，在技术方案1的红外线传感器中，当通过导电性粘结剂使光学过滤器和封装接合时，能够同时且可靠地进行光学过滤器与封装的电连接、以及机械方式的接合固定，从而能够更加有效地实现本申请发明。
并且，如技术方案3的红外线传感器那样，在技术方案1或2的红外线传感器中，使封装具备金属制的封装主体、和对金属制封装主体的主要部分进行覆盖的绝缘性覆盖材料，并且，在通过导电性粘结剂与光学过滤器连接的区域露出了金属制的封装主体，在通过导电性粘结剂将光学过滤器和封装主体电连接的情况下，不仅可确保与外部的绝缘性、而且可使光学过滤器与封装电连接，从而可得到电磁屏蔽性和与外部的绝缘性都出色且可靠性高的陶瓷电子部件，是本发明进一步具有实效性。
另外，如技术方案4的红外线传感器那样，在技术方案1～3中任意一项的红外线传感器中，使封装的开口部周边区域形成得比该开口部周边区域的进一步外侧区域低，与光学过滤器的从开口部的内周壁的上端部突出的部分的侧端面共同作用，形成了对导电性粘结剂进行保持的保持凹部，该情况下，通过在保持凹部中保持的导电性粘结剂能够以电气、机械方式将光学过滤器和封装可靠地连接。
此外，由于在该保持凹部内能够保持与保持凹部的容积对应量的导电性粘结剂，所以，能够可靠地防止过剩的导电性粘结剂会流到光学过滤器的中央区域而使视野变窄，从而可得到具有所期望的特性的红外线传感器。
附图说明
图1是表示本申请发明的一个实施例所涉及的红外线传感器的分解立体图。
图2是表示在本申请发明的一个实施例所涉及的红外线传感器中，将红外线传感器元件收纳在封装内的状态的图。
图3是表示在本申请发明的一个实施例所涉及的红外线传感器中，将光学过滤器安装到封装的开口部的状态的立体图。
图4是对图3的红外线传感器沿I-I线的剖面的主要部分进行放大表示的图。
图5是对图3的沿II-II线的剖面的主要部分进行放大表示的图。
图6是表示现有的红外线传感器的构成图。
图7是表示现有的红外线传感器的、光学过滤器向封装的安装构造的图。
图8是表示现有的其他红外线传感器的、光学过滤器向封装的安装构造的图。
图9是表示现有的其他红外线传感器的主要部分构成的图。
1-红外线传感器元件，1a-热电元件，2-封装，2a-封装的开口部，2b-开口部周边区域，2c-开口部周边区域的外侧区域，3-光学过滤器，3a-从光学过滤器开口部的内周壁上端部突出的部分，3b-从光学过滤器开口部的内周壁上端部突出的部分的侧端面，3c-光学过滤器的与支承部对置的一面侧的一部分(下部)，5-外部连接端子(外部电极)，7-导电性粘结剂，8-角落部，9-开口部的内周壁的上端部，10a、10b-电极(受光电极)，11-电极，12-基底，15-保持凹部，19-场效应型晶体管，20-支承部，21-封装主体，22-绝缘性覆盖材料，32-内部(封装空间)。
具体实施方式
下面表示本申请发明的实施例，进一步详细说明本申请发明的特征。
实施例
图1是表示本申请发明的一个实施例(实施例1)所涉及的红外线传感器的分解立体图，图2是表示收容了红外线传感器元件的状态的图，图3是表示将光学过滤器安装于封装的开口部的状态的立体图，图4是对图3的红外线传感器沿I-I线的剖面的主要部分进行放大表示的图，图5是对图3的II-II线的剖面的主要部分进行放大表示的图。
该红外线传感器包括：红外线传感器元件1；金属制封装2，其一个面(图1中为上面侧)具有开口的箱形形状，并且在内部具备电极11(或布线图案等)，将红外线传感器元件1收纳在其内部(密封空间)32，与表面安装对应；以及光学过滤器3，其同时发挥着使红外线传感器元件1接受规定波长的红外线的功能、和作为盖对封装2的开口部2a进行密封的功能。
作为红外线传感器元件1可以使用按照在厚度方向被极化的热电元件1a的表面配设的两个电极(受光电极)10a、10b串连且以相反极性连接，同时输入到两个受光电极10a、10b的外部杂音(周围环境的温度变化等)被抵消的方式而构成的、所谓双重式(dual type)红外线传感器元件。
作为封装2，可以采用由绝缘性覆盖材料22对箱形、且上面的几乎整个面开口的42Ni、磷青铜、黄铜、锌白铜、铁等金属制封装主体21的主要部分进行覆盖而形成的构件，封装2的开口部2a的平面形状设为长方形。
另外，在封装2的通过导电性粘结剂7(图3、图4、图5)与光学过滤器3连接的区域，露出了金属制的封装主体21，构成为光学过滤器3与封装主体21通过导电性粘结剂7电连接。
而且，封装2的开口部周边区域2b形成得比该开口部周边区域2b的外侧区域2c低，与光学过滤器3的从开口部2a的内周壁上端部9突出的部分3a的侧端面3b共同作用，形成了对导电性粘结剂7进行保持的保持凹部15(图4)。
并且，在封装2的底面配置有对红外线传感器元件1进行支承的基底12，构成为红外线传感器元件1被支承在基底12上。
另外，在封装2的内部配置有构成红外线传感器所必要的场效应型晶体管19，此外，虽然还搭载有旁路电容和具有高电阻值的电阻等，或与封装2一体化配置，但在图1及图2中，省略了场效应型晶体管19之外的图示。
而且，在该实施例1的红外线传感器中，按照不与封装2导通的方式，在金属制封装2的规定位置设置有被绝缘材料(未图示)绝缘的外部连接端子(外部电极)5。而且，配置在封装2内的红外线传感器元件1通过同样配置在封装2内的电极或布线图案、外部连接端子(外部电极)5，与外部电连接。
并且，在封装2的平面形状近似为方形的开口部2a的四个角部8处设置有支承部20，用于在比开口部2a的内周壁的上端部9低的位置处对为了覆盖开口部2a而设置的光学过滤器3进行支承。
另外，支承部20由与对金属制封装主体21的主要部分进行覆盖的绝缘性覆盖材料22相同的材料形成。此外，支承部20还可以由与绝缘性覆盖材料22不同的材料构成。
而且，光学过滤器3采用了由电阻为1MΩ/cm以下、使规定波长的红外线通过的单晶硅构成的光学过滤器，该光学过滤器3具有与封装2的上面的开口部2a大致对应的长方形平面形状。
在如上所述而构成的红外线传感器中，如沿着图3的红外线传感器的I-I线的剖面的主要部分放大图图4、及沿着图3的红外线传感器的II-II线的剖面的主要部分放大图图5所示，光学过滤器3通过在封装2的开口部2a的四个角部8处设置的支承部20，被支承在比开口部2a的内周壁的上端部9低的位置，并且，通过供给并保持于保持凹部15的导电性粘结剂7，使光学过滤器3(的侧端面3b)与封装2(的开口部周边区域2b及露出的金属制封装主体21)稳固连接，从而可以得到光学过滤器3与封装2在电气、机械方面被可靠连接固定的红外线传感器。
即，本申请发明的红外线传感器中，在封装2的开口部2a的四个角部8处设置有支承部20，用于将为了覆盖开口部2a而设置的光学过滤器3支承在比开口部2a的内周壁的上端部9低的位置，光学过滤器3的与支承部20对置一面侧的一部分(下部)3c进入到开口部2a，在被支承部20支承的状态下，通过导电性粘结剂7将光学过滤器3固定于封装2，因此，能够使得被支承部20遮蔽视野的区域与光学过滤器3的表面面积整体的比率极其低，实质上可以不会缩小红外线受光区域(视野)地将光学过滤器3安装到封装2上。
而且，由于在平面形状近似为方形的开口部2a的四个角部8处设置有支承部20，所以，可以得到能够可靠保持光学过滤器3且可靠性高的红外线传感器。
并且，由于作为封装2采用了通过利用绝缘性覆盖部件22对箱形、金属制封装主体21的主要部分进行覆盖而形成的构造，所以，能够得到在确保与外部的绝缘性的同时，可以使光学过滤器3与封装2可靠地电连接、电磁屏蔽性和与外部的绝缘性出色的可靠性高的陶瓷电子部件。
并且，由于将封装2的开口部周边区域2b形成得比该开口部周边区域2b的进一步外侧的区域2c低，并与光学过滤器3的、比开口部2a内周壁的上端部9突出的部分3a的侧端面3b共同作用，形成了对导电性粘结剂7进行保持的保持凹部15，因此，能够通过保持于保持凹部15的导电性粘结剂7将光学过滤器3和封装2以电气、机械方式可靠地连接。
进而，由于在保持凹部15内能够保持与保持凹部15的容积对应量的导电性粘结剂7，所以，能够可靠地防止过剩的导电性粘结剂7流到光学过滤器3的中央区域而使视野变窄，从而可得到具有所期望的特性的红外线传感器。
另外，在该实施例1中作为光学过滤器3虽然采用了由低电阻材料(单晶硅)构成的光学过滤器，但作为光学过滤器3也可以使用在由绝缘材料构成的过滤基材的表面通过蒸镀等方法赋予由Ge(锗)构成的金属被膜作为低电阻材料的被膜的光学过滤器，利用导电性粘结剂将光学过滤器3隔着低电阻材料的被膜与金属制的封装2接合，由此，使光学过滤器3与封装2电导通。
而且，作为构成光学过滤器的过滤基材除了单晶硅之外，例如还可以采用由石英、蓝宝石、氟化钡、尖晶石等使红外线透过的各种材料构成的过滤基材。
并且，在上述实施例1中，举例说明了红外线传感器元件采用了热电元件的所谓双重式(dual type)热电型红外线传感器元件的情况，但在本申请发明中，对于红外线传感器元件的类型没有特别的制约，能够在使用了单一型、方阵(quad)型、或热电元件(thermopile)、光电二极管等各种红外线传感器元件的红外线传感器中应用本申请发明。
另外，在上述实施例1中虽然采用了由绝缘性覆盖部件22对金属制封装主体21的主要部分进行覆盖的构造作为封装2，但在采用了主要部分为金属制、只有必要部分被绝缘材料覆盖的构成的封装；和主要部分由绝缘材料形成、仅需要电连接的部分配置了导电性材料的封装时，也可以应用本申请发明。
而且，由于本实施例1的红外线传感器在封装2的内部具备电极(布线图案等)11，所以，减少了应该在其他部件上形成的电极与布线图案，可以实现制品的小型化和部件个数的削减。
并且，由于封装2具备对红外线传感器元件1进行支承的空间12，所以，不需要通过其他途径设置支承部件，进而能够实现部件个数的削减、和制品的小型化。
另外，由于封装2的底部发挥着现有红外线传感器的基底的作用，所以，从该点来说，也能够实现制品的小型化。
此外，本申请发明进而在其他方面上也不限定于上述实施例1，对于封装的具体构成与形状、用于接合光学过滤器和封装的粘结剂(导电性粘结剂)的种类等而言，能够在发明的范围内施加各种应用、变形。
产业上的可利用性
如上所述，根据本申请发明可以得到不需要复杂的构造和复杂的制造工序，就能够将红外线受光区域(视野)确保得宽的小型红外线传感器。
而且，能够可靠地接合光学过滤器和封装，可以得到红外线传感器元件被收纳在由相互电连接的光学过滤器和壳体形成的密封空间内的、电磁屏蔽性出色的红外线传感器。
因此，本申请发明能够广泛应用在人体的检测、防止犯罪的设备等所采用的通用红外线传感器领域。
Claims (3)
1.一种红外线传感器，具备：
红外线传感器元件；
封装，其是在内部收纳所述红外线传感器元件并与表面安装对应的封装，具有一个近似方形的面开了口的箱形形状；和
光学过滤器，其是构成为使规定波长的红外线通过的光学过滤器，被设置为覆盖所述封装的平面形状近似方形的开口部，同时发挥着使所述红外线传感器元件接受规定波长的红外线的功能、和作为对所述开口部进行密封的盖的作用；
在所述封装的平面形状为近似方形的所述开口部的四个角部设置有支承部，用于将被设置为覆盖所述开口部的所述光学过滤器支承在比所述开口部的内周壁的上端部低的位置，
所述光学过滤器的与所述支承部对置一面侧的一部分进入所述开口部，在被所述支承部支承的状态下，所述光学过滤器被固定于所述封装，
所述封装具备金属制的封装主体、和对所述金属制封装主体的内侧部分和外侧部分的主要部分进行覆盖的绝缘性覆盖材料，并且，在通过导电性粘结剂与所述光学过滤器连接的区域露出了所述金属制封装主体，通过所述导电性粘结剂将所述光学过滤器和所述封装主体电连接。
2.根据权利要求1所述的红外线传感器，其特征在于，
所述光学过滤器和所述封装通过导电性粘结剂而被接合固定，并且被电连接。
3.根据权利要求1或2所述的红外线传感器，其特征在于，
所述封装的所述开口部周边区域形成得比该开口部周边区域的外侧区域低，与所述光学过滤器的从所述开口部的内周壁的上端部突出的部分的侧端面共同作用，形成了对导电性粘结剂进行保持的保持凹部。
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