CN102483349B - 红外线传感器及具备该红外线传感器的电路基板 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种红外线传感器及具备该红外线传感器的电路基板，所述红外线传感器可在红外线探测用与温度补偿用的热敏元件间得到较高的温度差并且可小型化，且具有廉价的结构。本发明的红外线传感器，其具备：绝缘性膜(2)；在该绝缘性膜(2)的一面相互隔开而设置的第1热敏元件(3A)及第2热敏元件(3B)；连接于第1热敏元件(3A)的导电性的第1配线膜(4A)及连接于第2热敏元件(3B)的导电性的第2配线膜(4B)，所述第1配线膜(4A)和第2配线膜(4B)形成于绝缘性膜(2)的一面；及与第2热敏元件(3B)对置地设置于绝缘性膜(2)的另一面的红外线反射膜(6)。
Description
技术领域
本发明涉及一种探测来自测定对象物的红外线来测定该测定对象物的温度等的红外线传感器及具备该红外线传感器的电路基板。
背景技术
以往，作为非接触地探测从测定对象物通过辐射而放射的红外线来对测定对象物的温度进行测定的温度传感器，使用红外线传感器。
例如，在专利文献1中提出有如下红外线传感器，其具备：设置于保持体的树脂膜；设置于该树脂膜，通过保持体的导光部探测红外线的红外线探测用热敏元件；及以遮光状态设置于树脂膜，探测保持体的温度的温度补偿用热敏元件。该红外线传感器中，在导光部的内侧面形成红外线吸收膜，并且使树脂膜含有炭黑等红外线吸收材料来提高红外线的吸收。
另外，专利文献2提出有如下红外线探测仪，其具备红外线探测用热敏元件、温度补偿用热敏元件、粘附固定这些的树脂膜、及壳体，该壳体具有在红外线入射窗侧配置红外线探测用热敏元件并且在屏蔽红外线的屏蔽部侧配置温度补偿用热敏元件的框体。该红外线探测仪中，使树脂膜含有炭黑等红外线吸收材料来提高红外线的吸收，并且为了减小红外线探测用热敏元件与温度补偿用热敏元件的热梯度而由热传导良好的材料形成框体。而且，红外线探测用热敏元件及温度补偿用热敏元件采用引线连接于热敏电阻的松叶型热敏电阻。
专利文献1：日本专利公开2002-156284号公报(段落号0026、图2)
专利文献2：日本专利公开平7-260579号公报(权利要求书、图2)
上述以往技术中留有以下课题。
即、专利文献1及2的红外线传感器中，采用了用含有炭黑等红外线吸收材料的树脂膜以温度补偿用途对一方的热敏元件侧进行遮光的结构，但是这种树脂膜的热传导较高，有在红外线探测用与温度补偿用的热敏元件之间难以产生较大的温度差量的不良情况。而且，为了在这些热敏元件之间增大温度差量，需要增大热敏元件之间的距离，导致整个形状变大，存在小型化变得困难的问题。而且，需在壳体本身设置对温度补偿用的热敏元件进行遮光的构造，因此价格变高。
另外，在专利文献2中，采用了热传导良好的框体，因此存在来自红外线吸收膜的热也被散热而灵敏度劣化的不良情况。并且，由于是连接有引线的松叶型，因此在热敏电阻与引线的狭窄空间产生热的空间传导。
而且，采用了对于一方的热敏元件以框体遮挡红外线的结构，且仅通过遮断红外线，遮蔽部分就会吸收掉红外线，遮蔽部分的温度变得不稳定，因此存在作为基准变得不完备的不良情况。
发明内容
本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于提供一种在红外线探测用与温度补偿用的热敏元件之间可得到较高的温度差量并且可小型化，且具有廉价的结构的红外线传感器及具备该红外线传感器的电路基板。
本发明是为了解决上述课题而采用以下结构的红外线传感器。即，本发明的红外线传感器，其特征在于，具备有：绝缘性膜；在该绝缘性膜的一面相互隔开而设置的第1热敏元件及第2热敏元件；连接于所述第1热敏元件的导电性的第1配线膜及连接于所述第2热敏元件的导电性的第2配线膜，所述第1配线膜和第2配线膜形成于所述绝缘性膜的一面；及与所述第2热敏元件对置地设置于所述绝缘性膜的另一面的红外线反射膜，所述第1配线膜配设至所述第1热敏元件周围，并以大于第2配线膜的面积形成。
该红外线传感器中，具备有与第2热敏元件对置地设置于绝缘性膜的另一面的红外线反射膜，因此第1热敏元件测定绝缘性膜的一部分的温度，也就是被照射红外线并吸收红外线的部分的温度，与此相对，第2热敏元件测定绝缘性膜的其他部分的温度，也就是通过红外线反射膜反射红外线从而红外线吸收被大幅度抑制的部分的温度。因此，通过相对于第1热敏元件以抑制红外线的影响来得到可靠性较高的基准的红外线反射膜下的第2热敏元件和较薄且热传导性较低的绝缘性膜，能够得到第1热敏元件与第2热敏元件的良好的温度差量。
即，即使是膜中未含有红外线吸收材料等的低热传导性的绝缘性膜，也可以通过红外线反射膜反射第2热敏元件的正上方部分的红外线来阻止该红外线的吸收，从而可得到与位于不反射红外线的部分的正下方的第1热敏元件的温度差量，并能够将第2热敏元件的测定温度作为可靠性较高的基准。
而且，传导第1热敏元件与第2热敏元件之间的热的介质，除了空气以外只有绝缘性膜，传导的截面积变小。因此，很难传递热敏元件彼此的热，热干扰变少而检测灵敏度提高。这样，第1热敏元件与第2热敏元件的热结合较低，因此还可相互接近而配置，能够谋求整体的小型化。而且，因为通过红外线反射膜遮挡红外线，而不是基于框体或壳体的遮光构造，所以能够廉价地制作。
而且，即使红外线反射膜由导电性材料构成，也由于确保了与夹着绝缘性膜设置的第1热敏元件及第2热敏元件的绝缘，因此不论膜的绝缘性如何都可以选择红外线反射效率良好的材料。
这样，具有如下结构，即在低热传导性的绝缘性膜上热影响相互被抑制的第1热敏元件和第2热敏元件分别测定绝缘性膜上照射红外线的部位的正下方部分与反射红外线的部位的正下方部分的温度。因此，可以得到红外线探测用途的第1热敏元件与温度补偿用途的第2热敏元件的良好的温度差量，并能够谋求高灵敏化。
另外，可在绝缘性膜上的第1热敏元件的正上方形成红外线吸收膜。此时，第1热敏元件的红外线吸收效果进一步提高，能够得到第1热敏元件与第2热敏元件的更良好的温度差量。
另外，本发明的红外线传感器的特征在于，所述第1配线膜配设至所述第1热敏元件周围，并以大于第2配线膜的面积形成。
即，该红外线传感器中，第1配线膜配设至第1热敏元件周围，并以大于第2配线膜的面积形成，因此具有这种面积和形状的第1配线膜改进来自绝缘性膜的吸收红外线部分的热收集，并且第1配线膜与绝缘性膜的形成有红外线反射膜的部分的热容量接近，所以能够减小变动误差。另外,第1配线膜的面积及形状优选设定成热容量与绝缘性膜的形成有红外线反射膜的部分大致相等。
另外，本发明的红外线传感器的特征在于，所述第2配线膜配设至第2热敏元件的周围。
即，该红外线传感器中，第2配线膜配设至第2热敏元件的周围，因此第2配线膜能够反射或遮挡入射到绝缘性膜的一面侧(传感器下面侧)的红外线来减少入射到传感器下面的红外线对绝缘性膜的形成有红外线反射膜的部分带来的影响。
另外，本发明的红外线传感器的特征在于，所述绝缘性膜由聚酰亚胺基板形成，所述红外线反射膜、所述第1配线膜及所述第2配线膜由铜箔形成。
即，该红外线传感器中，绝缘性膜由聚酰亚胺基板形成，红外线反射膜、第1配线膜及第2配线膜由铜箔形成，因此能够利用材料费低廉的通用的双面可挠性基板，从而能够谋求低成本化。
而且，本发明的红外线传感器的特征在于，所述红外线反射膜由所述铜箔及层叠于该铜箔上的镀金膜构成。
即，该红外线传感器中，红外线反射膜由铜箔及层叠于该铜箔上的镀金膜构成，因此镀金膜能够作为铜箔的抗氧化膜发挥作用，并且提高红外线的反射率。
本发明的电路基板的特征在于，具备有上述本发明的红外线传感器和形成于所述绝缘性膜上的电路部。
即，该电路基板中，具备有上述本发明的红外线传感器和形成于所述绝缘性膜上的电路部，因此红外线传感器及其控制电路等电路部在同一基板上成一体化，由此可实现整体的小型化及低成本化。
根据本发明可得到以下效果。
即，根据本发明所涉及的红外线传感器及具备该红外线传感器的电路基板，由于具备有与第2热敏元件对置地设置于绝缘性膜的另一面的红外线反射膜，因此通过相对于第1热敏元件以抑制红外线的影响来得到可靠性较高的基准的红外线反射膜下的第2热敏元件和较薄且热传导性较低的绝缘性膜，能够得到第1热敏元件与第2热敏元件的良好的温度差量。由此，能够谋求高灵敏化，并且可以小型且廉价地进行制作。
附图说明
图1是表示本发明所涉及的红外线传感器的第1实施方式的立体图。
图2是在第1实施方式中表示红外线传感器的主视图。
图3是在第1实施方式中表示未安装热敏元件的绝缘性膜的仰视图。
图4是在第1实施方式中表示未安装热敏元件的绝缘性膜的俯视图。
图5是图3的A-A线向视截面图。
图6是在本发明所涉及的红外线传感器的第2实施方式中表示未安装热敏元件的绝缘性膜的仰视图。
图7是表示本发明所涉及的红外线传感器及具备该红外线传感器的电路基板的第3实施方式的立体图。
图8是在第3实施方式中表示未安装热敏元件的绝缘性膜的仰视图。
符号说明
1、21-红外线传感器，2、32-绝缘性膜，3A-第1热敏元件，3B-第2热敏元件，4A、34A-第1配线膜，4B、24B、34B-第2配线膜，6-红外线反射膜，8-铜箔，9-镀金膜，30-电路基板，35-电路部。
具体实施方式
以下，参考图1及图2对本发明所涉及的红外线传感器的第1实施方式进行说明。另外，在以下说明中使用的各附图中，为了将各部件设为可识别或者容易识别的大小而适当地变更了比例尺。
如图1及图2所示，本实施方式的红外线传感器1具备有：绝缘性膜2；在该绝缘性膜2的一面(下表面)相互隔开而设置的第1热敏元件3A及第2热敏元件3B；连接于第1热敏元件3A的作为导电性金属膜的一对第1配线膜4A及连接于第2热敏元件3B的作为导电性金属膜的一对第2配线膜4B，所述一对第1配线膜4A和一对第2配线膜4B形成于绝缘性膜2的一面；及与第2热敏元件3B对置地设置于绝缘性膜2的另一面的红外线反射膜6。
如图3所示，上述第1配线膜4A配设至第1热敏元件3A的周围，并以大于第2配线膜4B的面积形成。对于这一对第1配线膜4A，在这一对的中央配设第1热敏元件3A，并且这一对被设定成外形与红外线反射膜6大致相同的四边形状。即，第1配线膜4A的面积及形状设定成热容量与绝缘性膜2的形成有红外线反射膜6的部分大致相等。
另外，在一对第1配线膜4A上，在其一端部分别连接有形成于绝缘性膜2上的第1粘接电极5A，并且在另一端部分别连接有形成于绝缘性膜2上的第1端子电极7A。
另外，一对第2配线膜4B形成为线状，在其一端部分别连接有形成于绝缘性膜2上的第2粘接电极5B，并且在另一端部分别连接有形成于绝缘性膜2上的第2端子电极7B。
另外，在上述第1粘接电极5A及第2粘接电极5B上以焊锡等导电性粘结剂分别粘接第1热敏元件3A及第2热敏元件3B的端子电极3a。
并且，上述第1端子电极7A及第2端子电极7B是用于与外部电路进行连接的电极。
上述绝缘性膜2由聚酰亚胺树脂片形成，红外线反射膜6、第1配线膜4A及第2配线膜4B由铜箔形成。即，这些形成双面可挠性基板，该双面可挠性基板在成为绝缘性膜2的聚酰亚胺基板上图案形成有成为红外线反射膜6、第1配线膜4A及第2配线膜4B的铜箔。
而且，上述红外线反射膜6如图4所示在第2热敏元件3B的正上方以四边形状配设，如图5所示由铜箔8和层叠于该铜箔8上的镀金膜9构成。另外，在绝缘性膜2的下表面形成有覆盖除了第1端子电极7A及第2端子电极7B以外包含第1配线膜4A及第2配线膜4B的整个下表面的聚酰亚胺树脂覆盖层2a。
该红外线反射膜6由具有高于绝缘性膜2的红外线反射率的材料形成，如上所述，在铜箔8上实施并形成镀金膜9。另外，除了镀金膜9以外，还可以由例如镜面的铝蒸镀膜或铝箔等形成。该红外线反射膜6形成为其以大于第2热敏元件3B的尺寸来覆盖第2热敏元件3B。
上述第1热敏元件3A及第2热敏元件3B是在两端部形成有端子电极3a的芯片热敏电阻。作为该热敏电阻有NTC型、PTC型、CTR型等的热敏电阻，在本实施方式中，作为第1热敏元件3A及第2热敏元件3B采用例如NTC型热敏电阻。该热敏电阻由Mn-Co-Cu系材料、Mn-Co-Fe系材料等热敏电阻材料形成。另外，这些第1热敏元件3A及第2热敏元件3B通过将各端子电极3a接合于所对应的第1粘接电极5A上或第2粘接电极5B上来安装于绝缘性膜2。
这样，本实施方式的红外线传感器1具备有与第2热敏元件3B对置地设置于绝缘性膜2的另一面的红外线反射膜6，因此第1热敏元件3A测定绝缘性膜2的一部分的温度，也就是被照射红外线并吸收红外线的部分的温度，与此相对，第2热敏元件3B测定绝缘性膜2的其他部分的温度，也就是通过红外线反射膜6反射红外线从而红外线吸收被大幅度抑制的部分的温度。因此，通过相对于第1热敏元件3A以抑制红外线的影响来得到可靠性较高的基准的红外线反射膜6下的第2热敏元件3B和较薄且热传导性较低的绝缘性膜2，能够得到第1热敏元件3A与第2热敏元件3B的良好的温度差量。
即，即使是膜中未含有红外线吸收材料等的低热传导性的绝缘性膜2，也可以通过红外线反射膜6反射绝缘性膜2中第2热敏元件3B的正上方部分的红外线来阻止该红外线的吸收，从而可得到与位于不反射红外线的部分的正下方的第1热敏元件3A的温度差量，并能够将第2热敏元件3B的测定温度作为可靠性较高的基准。
而且，传导第1热敏元件3A与第2热敏元件3B之间的热的介质，除了空气以外只有绝缘性膜2，传导的截面积变小。因此，很难传递热敏元件相互间的热，热干扰变小而检验灵敏度提高。这样，第1热敏元件3A与第2热敏元件3B的热结合较低，因此还可相互接近而配置，能够谋求整体的小型化。而且，因为通过红外线反射膜6遮挡红外线而不是基于框体或壳体的遮光构造，所以能够廉价地进行制作。
而且，即使红外线反射膜6由导电性材料构成，由于确保了与夹着绝缘性膜2设置的第1热敏元件3A及第2热敏元件3B的绝缘，因此不论膜的绝缘性如何也都可以选择效率良好的材料。
这样，红外线传感器1具有如下结构，即在低热传导性的绝缘性膜2上热影响被相互抑制的第1热敏元件3A和第2热敏元件3B分别测定绝缘性膜2上照射红外线的部分的正下方和反射红外线的部分的正下方的温度。因此，可以得到红外线探测用途的第1热敏元件3A与温度补偿用途的第2热敏元件3B的良好的温度差量，并能够谋求红外线传感器的高灵敏化。
另外，第1配线膜4A配设至第1热敏元件3A的周围，并以大于第2配线膜4B的面积形成，因此具有此面积和形状的第1配线膜4A改进来自绝缘性膜2的吸收红外线部分的热收集，并且第1配线膜4A与绝缘性膜2的形成有红外线反射膜6的部分的热容量接近，所以能够减小变动误差。
而且，红外线反射膜6由铜箔8和层叠于该铜箔8上的镀金膜9构成，因此镀金膜9能够作为铜箔8的抗氧化膜发挥作用，并且提高红外线的反射率。
接着，以下参考图6至图8对本发明所涉及的红外线传感器的第2实施方式及第3实施方式进行说明。另外，在以下实施方式的说明中，对上述实施方式中说明的相同的构成要件附加相同符号，并省略其说明。
第2实施方式与第1实施方式的不同点为，第1实施方式中，第1配线膜4A设定成面积大于第2配线膜4B，与此相对如图6所示，第2实施方式的红外线传感器21中，第2配线膜24B配设至第2热敏元件3B的周围，并且设定成与第1实施方式的第1配线膜4A相同的形状且相同大小的面积。
即，在第2实施方式的红外线传感器21中，第2配线膜24B配设至第2热敏元件3B的周围，因此根据第2配线膜24B的红外线反射效果及遮光效果，第2配线膜24B能够反射或遮挡红外线反射效果及遮光效果，第2配线膜24B能够反射或遮挡入射到绝缘性膜2的一面侧(传感器下面侧)的红外线来减小入射到传感器下面的红外线对绝缘性膜2的形成有红外线反射膜6的部分带来的影响。
第3实施方式与第1实施方式的不同点为，第1实施方式中，在绝缘性膜2仅设置安装有第1热敏元件3A和第2热敏元件3B的红外线传感器1，与此相对，在第3实施方式中，在绝缘性膜32不仅设置有上述红外线传感器1，而且还一体设置有连接于该红外线传感器1的传感器控制用电路即电路部35。
即，第3实施方式的电路基板30具备有上述红外线传感器1和形成于绝缘性膜32上并连接于第1配线膜34A及第2配线膜34B的电路部35。
因此，通过在相同的基板上将红外线传感器1与其控制电路等电路部35一同一体化，可实现整体的小型化及低成本化。另外，在绝缘性膜32上与红外线传感器1一同形成的电路部35可以是红外线传感器1的控制电路以外的电路，并且电路基板30也不仅可以是红外线传感器专用基板，还可以是与其他电路基板共用的基板。
另外，本发明的技术范围并不限定于上述各实施方式，在不脱离本发明的宗旨的范围内可加以各种变更。
例如，在上述各实施方式中，第1热敏元件检测从直接吸收红外线的绝缘性膜传导的热，但是也可在第1热敏元件的正上方且在绝缘性膜上形成红外线吸收膜。此时，第1热敏元件中的红外线吸收效果进一步提高，能够得到第1热敏元件与第2热敏元件的更良好的温度差量。即，可设为通过该红外线吸收膜吸收来自测定对象物的辐射发出的红外线，也可以使正下方的第1热敏元件的温度根据从吸收红外线并发热的红外线吸收膜通过绝缘性膜的热传导发生变化。
该红外线吸收膜由具有高于绝缘性膜的红外线吸收率的材料形成，例如可采用由包含炭黑等红外线吸收材料的膜或红外线吸收性玻璃膜(含有71％二氧化硅的硼硅酸玻璃膜等)形成的材料等。另外，该红外线吸收膜优选形成为其以大于第1热敏元件的尺寸来覆盖第1热敏元件。
另外，采用了芯片热敏电阻的第1热敏元件及第2热敏元件，但也可采用由薄膜热敏电阻形成的第1热敏元件及第2热敏元件。另外，作为热敏元件，如上述使用了薄膜热敏电阻或芯片热敏电阻，但也可以采用热敏电阻以外的热释电元件等。
另外，可以是如下结构，即设置固定于绝缘性膜的一面来支承该绝缘性膜的框体，在该框体设置被导热率低于绝缘性膜的空气或发泡树脂所覆盖的第1容纳部及第2容纳部，并在其内分别单独容纳第1热敏元件及第2热敏元件。
产业上的可利用性
根据本发明，可得到红外线传感器的红外线探测用与温度补偿用的热敏元件之间的较高的温度差量。而且，可以提供可小型化，且具有廉价的结构的红外线传感器。
Claims (5)
1.一种红外线传感器，其特征在于，具备有：
绝缘性膜；
在该绝缘性膜的一面相互隔开而设置的第1热敏元件及第2热敏元件；
连接于所述第1热敏元件的导电性的第1配线膜及连接于所述第2热敏元件的导电性的第2配线膜，所述第1配线膜和第2配线膜形成于所述绝缘性膜的一面；及
与所述第2热敏元件对置地设置于所述绝缘性膜的另一面的红外线反射膜，
所述第1配线膜配设至所述第1热敏元件的周围，并以大于所述第2配线膜的面积形成。
2.如权利要求1所述的红外线传感器，其特征在于，
所述第2配线膜配设至所述第2热敏元件的周围。
3.如权利要求1或2所述的红外线传感器，其特征在于，
所述绝缘性膜由聚酰亚胺基板形成，
所述红外线反射膜、所述第1配线膜及所述第2配线膜由铜箔形成。
4.如权利要求3所述的红外线传感器，其特征在于，
所述红外线反射膜由所述铜箔及层叠于该铜箔上的镀金膜构成。
5.一种电路基板，其特征在于，具备：
权利要求1至4中任一项所述的红外线传感器；及
形成于所述绝缘性膜上的电路部。
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