CN104011519B - 红外线传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种即使在一侧连接有引线，也能够不破坏热平衡而高精度地测定对象物的温度的红外线传感器。本发明的红外线传感器具备：绝缘性薄膜(2)；第1热敏元件(3A)及第2热敏元件(3B)，设置于绝缘性薄膜的一面；连接于第1热敏元件的第1配线膜(4A)及连接于第2热敏元件的第2配线膜(4B)，所述第1配线膜及所述第2配线膜形成于绝缘性薄膜的一面；红外线反射膜(5)，与第2热敏元件对置而设置于绝缘性薄膜的另一面；多个端子电极(6)，设置于绝缘性薄膜的相同的端部侧且连接于对应的第1配线膜和第2配线膜；及热电阻调整膜(7)，设置于绝缘性薄膜的另一面并且与在第1配线膜和第2配线膜中距端子电极的配线距离较长的配线膜的至少一部分对置且由散热性比绝缘性薄膜高的材料形成。
Description
技术领域
本发明涉及一种检测来自测定对象物的红外线来测定该测定对象物的温度的红外线传感器。
背景技术
以往，作为以非接触方式检测通过辐射从测定对象物发射的红外线来测定测定对象物的温度的温度传感器，使用红外线传感器。
例如，专利文献1中提出有如下红外线温度传感器，其具备：树脂薄膜，设置于保持体；红外线检测用热敏元件，设置于该树脂薄膜且经由保持体的导光部检测红外线；及温度补偿用热敏元件，以遮光状态设置于树脂薄膜且检测保持体的温度。在该红外线温度传感器中，在树脂薄膜的端部连接有多条引线。
并且，在专利文献2中记载有如下非接触温度传感器，其具备：第1壳体部，形成有红外线的射入孔；第2壳体部，具有与射入孔对置的射入孔对置面部；基体，配置于第1壳体部与第2壳体部的射入孔对置面部之间，并且安装于射入孔对置面部的第1壳体部侧，并进行从射入孔射入的红外线的热转换；及第1热敏元件，设置于基体并感知红外线的热量。在该非接触温度传感器中，热敏元件设置于树脂薄膜，在该树脂薄膜的端部连接有多条引线。
专利文献1：日本专利公开2002-156284号公报
专利文献2：日本专利公开2006-118992号公报
发明内容
上述以往的技术中留有以下课题。
在以往的红外线传感器中，为了降低成本而汇集于连接器，并且为了从一侧取出多条引线，使多条引线连接于树脂薄膜的相同的端部。此时，存在如下问题：根据一对热敏元件的配置从热敏元件到引线的连接部的配线距离相互不同，并且来自引线的热传导不同从而灵敏度根据温度而不同。即，存在如下不良情况：长度不同的彼此的配线膜的热电阻不同而导致一对热敏元件的热平衡(热流入的平衡)被破坏。因此，难以通过一对热敏元件准确地检测温度。为了使彼此的配线膜的热电阻相同，也可以考虑加宽配线距离较长的配线膜的宽度的方法，但是若加宽配线膜的宽度，则容易与组装红外线传感器的箱体接触而有可能短路，因此不优选。
本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于提供一种即使在一侧连接有引线，也能够不破坏热平衡而高精度地测定测定对象物的温度的红外线传感器。
本发明为了解决上述课题而采用了以下结构。即，第1发明所涉及的红外线传感器具备：绝缘性薄膜；第1热敏元件及第2热敏元件，在该绝缘性薄膜的一面上彼此隔开而设置；及红外线反射膜，与所述第2热敏元件对置而设置于所述绝缘性薄膜的另一面，其特征在于，所述红外线传感器进一步具备：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配线膜及所述第2配线膜形成于所述绝缘性薄膜的一面；多个端子电极，设置于所述绝缘性薄膜的相同的端部侧且连接于对应的所述第1配线膜和所述第2配线膜；及热电阻调整膜，设置于所述绝缘性薄膜的另一面并且与在所述第1配线膜和所述第2配线膜中距所述端子电极的配线距离较长的配线膜的至少一部分对置且由散热性比所述绝缘性薄膜高的材料形成。
在该红外线传感器中，具备热电阻调整膜，该热电阻调整膜设置于绝缘性薄膜的另一面并且与在第1配线膜和第2配线膜中距端子电极的配线距离较长的配线膜的至少一部分对置且由散热性比绝缘性薄膜高的材料形成，因此能够设定为根据热电阻调整膜的配置、形状及面积，调整配线距离的较长的一配线膜的热电阻以使其与另一配线膜的热电阻相同，从而能够得到良好的热平衡。即，由散热性比绝缘性薄膜高的金属膜等材料形成的热电阻调整膜具有作为使对置的配线距离较长的一配线膜根据配置、形状及面积而散热的散热板的效果，由此能够调整热流入的平衡。因此，相对于连接于端子电极的引线在一对热敏元件之间能够使热电阻平衡，因此能够改善温度特性。并且，无需加宽配线膜的宽度，因此也不会发生因配线膜与箱体的接触而引起的短路。而且，热电阻调整膜形成于与配线膜相反侧的绝缘性薄膜的另一面，因此配置位置、形状及面积等设计自由度较高，并且通过绝缘性薄膜与配线膜电绝缘，因此也不会短路。
第2发明所涉及的红外线传感器的特征在于，在第1发明中，所述热电阻调整膜由与所述红外线反射膜相同的材料图案形成。
即，在该红外线传感器中，热电阻调整膜由与红外线反射膜相同的材料形成，因此在形成红外线反射膜时也能够同时图案形成热电阻调整膜，从而能够实现制造工序的减少。
第3发明所涉及的红外线传感器的特征在于，在第1或者第2发明中，所述第1配线膜配置至所述第1热敏元件的周围，且以大于所述第2配线膜的面积形成，所述热电阻调整膜形成于除了与在所述第1配线膜的所述第1热敏元件的周围配置的部分对置的区域以外的区域。
即，在该红外线传感器中，第1配线膜配置至第1热敏元件的周围，且以大于第2配线膜的面积形成，因此较大面积的第1配线膜能够阻挡透过绝缘性薄膜并照射于箱体和安装基板的红外线，并且能够阻挡从箱体和安装基板发射的辐射热而抑制对绝缘性薄膜造成的热影响。而且，改善来自绝缘性薄膜的吸收了红外线的部分的集热，并且与绝缘性薄膜的形成有红外线反射膜的部分的热容接近，因此能够减少变动误差。因此，由于对周围的温度变动反应敏感，所以受到辐射热的部分与未受到辐射热的部分的追随性良好，检测精度进一步得到改善。另外，第1配线膜的面积和形状优选设定为使其热容与绝缘性薄膜的形成有红外线反射膜的部分的热容大致相等。
而且，所述配线距离较长的配线膜为第1配线膜，热电阻调整膜形成于除了与在第1配线膜的第1热敏元件的周围配置的部分对置的区域以外的区域，因此根据配置至第1热敏元件的周围的部分调整热电阻调整膜与形成有红外线反射膜的部分的热容时，能够抑制热电阻调整膜造成的影响。
根据本发明，得到以下效果。
即，根据本发明所涉及的红外线传感器，具备热电阻调整膜，该热电阻调整膜设置于绝缘性薄膜的另一面并且与在第1配线膜和第2配线膜中距端子电极的配线距离较长的配线膜的至少一部分对置而形成，因此能够设定为使彼此的配线膜的热电阻相同，从而能够得到良好的热平衡。
因此，即使将引线连接于一侧也能够高精度地测定温度，因此本发明的红外线传感器在细长的区域等中也易设置，尤其适于作为在检测结构细长的复印机等的定影辊的温度中使用的温度传感器。
附图说明
图1是在本发明所涉及的红外线传感器的一实施方式中表示卸下热敏元件后的红外线传感器的后视图(a)及俯视图(b)。
图2是在本实施方式中表示沿着第1配线膜截断而得到的主要部分的剖视图。
图3是在本实施方式中表示粘接有热敏元件的绝缘性薄膜的简单的立体图。
具体实施方式
以下，参考图1～图3对本发明所涉及的红外线传感器的一实施方式进行说明。另外，在以下说明中使用的各附图中，为了将各部件设为能够识别或容易识别的大小而适当地改变局部比例尺。
如图1～图3所示，本实施方式的红外线传感器1具备：绝缘性薄膜2；第1热敏元件3A及第2热敏元件3B，在该绝缘性薄膜2的一面(下表面或者背面)上彼此隔开而设置；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和所述第2配线膜4B以铜箔等图案形成于绝缘性薄膜2的一面；红外线反射膜5，与第2热敏元件3B对置而设置于绝缘性薄膜2的另一面；多个端子电极6，设置于绝缘性薄膜2的相同的端部侧且连接于对应的第1配线膜4A和第2配线膜4B；及热电阻调整膜7，设置于绝缘性薄膜2的另一面并且与在第1配线膜4A和第2配线膜4B中距端子电极6的配线距离较长的配线膜的至少一部分对置且由散热性比绝缘性薄膜2高的材料形成。
如图1及图2所示，上述第1配线膜4A配置至第1热敏元件3A的周围，且具有以大于第2配线膜4B的面积图案形成的宽幅部4a。在这些第1配线膜4A的一对宽幅部4a的中央配置第1热敏元件3A，并以这些宽幅部4a的一对设定为外形与红外线反射膜5大致相同的四角形。即，第1配线膜4A的面积和形状设定为使其热容与绝缘性薄膜2的形成有红外线反射膜5的部分的热容大致相等。另外，在图1中，用阴影图示红外线反射膜5等的由金属箔图案形成的部分。
在一对第1配线膜4A中，在其一端部分别连接有图案形成于绝缘性薄膜2上的第1粘接电极8A，并且在另一端部分别连接有图案形成于绝缘性薄膜2上的上述端子电极6。
并且，一对第2配线膜4B形成为线状或者带状，在其一端部分别连接有图案形成于绝缘性薄膜2上的第2粘接电极8B，并且在另一端部分别连接有图案形成于绝缘性薄膜2上的上述端子电极6。
另外，在上述第1粘接电极8A及第2粘接电极8B上分别通过焊锡等导电性粘接剂粘接有第1热敏元件3A及第2热敏元件3B的芯片端子电极3a。
并且，各端子电极6通过焊锡等导电性粘接剂连接于对应的引线L。
上述端子电极6设置有3个，分别连接于第1配线膜4A的一侧、第2配线膜4B的一侧，及第1配线膜4A的另一侧和第2配线膜4B的另一侧。
上述绝缘性薄膜2由聚酰亚胺树脂片形成，红外线反射膜5、热电阻调整膜7、及第1配线膜4A和第2配线膜4B由铜箔形成。即，这些由两面可挠性基板制作而成，该两面可挠性基板为在设为绝缘性薄膜2的聚酰亚胺基板的两面以铜箔图案形成有红外线反射膜5、热电阻调整膜7、及第1配线膜4A和第2配线膜4B的基板。
而且，如图1所示，在第2热敏元件3B的正上方以四角形配置上述红外线反射膜5，并且所述红外线反射膜5由上述铜箔和层叠于该铜箔上的镀金膜构成。
该红外线反射膜5由具有高于绝缘性薄膜2的红外线反射率的材料形成，如上所述，其在铜箔上施加镀金膜而形成。另外，除了镀金膜之外，也可由例如镜面的铝蒸镀膜或铝箔等形成。该红外线反射膜5形成为以比第2热敏元件3B更大的尺寸将其覆盖。
如图3所示，上述第1热敏元件3A及第2热敏元件3B为在两端部形成有芯片端子电极3a的芯片热敏电阻。作为该热敏电阻有NTC型、PTC型、CTR型等热敏电阻，但在本实施方式中，作为第1热敏电阻3A及第2热敏电阻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。
尤其，本实施方式中，作为第1热敏元件3A及第2热敏元件3B，采用由含有Mn、Co及Fe的金属氧化物的陶瓷烧结体即Mn-Co-Fe系材料形成的热敏电阻元件。而且，该陶瓷烧结体优选具有以立方尖晶石相为主相的结晶结构。尤其，作为陶瓷烧结体，最优选为由立方尖晶石相构成的单相的结晶结构。
在本实施方式中，第1热敏元件3A配置于比第2热敏元件3B更远离端子电极6的一侧，第1配线膜4A设定为配线距离比第2配线膜4B更长。
并且，上述热电阻调整膜7形成于除了与在第1配线膜4A的第1热敏元件3A的周围配置的部分(宽幅部4a)对置的区域以外的区域。即，热电阻调整膜7为从宽幅部4a的两侧向形成有端子电极6的端部侧延伸的一对大致梯形的图案。
该热电阻调整膜7可由散热性比绝缘性薄膜2高的材料形成，尤其在本实施方式中，由与红外线反射膜5相同的材料图案形成。即，热电阻调整膜7为由铜箔和层叠于该铜箔上的镀金膜构成且未连接于配线膜的电浮动的浮子电极。
如此在本实施方式的红外线传感器1中，具备热电阻调整膜7，该热电阻调整膜7设置于绝缘性薄膜2的另一面并且与在第1配线膜4A和第2配线膜4B中距端子电极6的配线距离较长的配线膜的至少一部分对置而形成，因此根据热电阻调整膜7的配置、形状及面积，能够设定为通过调整配线距离较长的一配线膜的热电阻来使其与另一配线膜的热电阻相同，从而能够得到良好的热平衡。
即，由金属膜等形成的热电阻调整膜7具有作为使对置的配线距离较长的一配线膜根据配置、形状及面积而散热的散热板的效果，由此能够调整热流入的平衡。因此，相对于连接于端子电极6的引线L能够在一对热敏元件3A、3B之间使热电阻平衡，因此能够改善温度特性。
并且无需加宽配线膜的宽度，因此不会发生因容纳红外线传感器1的箱体与配线膜的接触而引起的短路。而且，热电阻调整膜7形成于与配线膜4A、4B相反侧的绝缘性薄膜2的另一面，因此配置位置、形状及面积等的设计自由度较高，并且通过绝缘性薄膜2与配线膜4A、4B电绝缘，因此也不会短路。
而且，热电阻调整膜7由与红外线反射膜5相同的材料图案形成，因此在形成红外线反射膜5时也能够同时图案形成热电阻调整膜7，从而能够实现制造工序的减少。
并且，第1配线膜4A配置至第1热敏元件3A的周围，且以大于第2配线膜4B的面积形成，因此较大面积的第1配线膜4A能够阻挡透过绝缘性薄膜2而照射到箱体和安装基板的红外线，并且能够阻挡从箱体和安装基板发射的辐射热而抑制对绝缘性薄膜2造成的热影响。而且，改善来自绝缘性薄膜2的吸收了红外线的部分的集热，并且与绝缘性薄膜2的形成有红外线反射膜5的部分的热容接近，因此能够减少温度变动误差。
因此，由于对周围的温度变动反应敏感，所以受到辐射热的部分与未受到辐射热的部分的追随性良好，检测精度进一步得到改善。另外，第1配线膜4A的面积及形状优选设定为使其热容与绝缘性薄膜2的形成有红外线反射膜5的部分的热容大致相等。
而且，热电阻调整膜7形成于除了与在第1配线膜4A的第1热敏元件3A的周围配置的部分对置的区域以外的区域，因此根据配置至第1热敏元件3A的周围的部分调整其与形成有红外线反射膜5的部分的热容时，能够抑制热电阻调整膜7造成的影响。
另外，本发明的技术范围并非限定于上述实施方式，在不脱离本发明宗旨的范围内能够加以各种变更。
例如，在上述实施方式中，由第1热敏元件对从直接吸收了红外线的绝缘性薄膜传导的热进行检测，但也可在第1热敏元件的正上方且绝缘性薄膜上形成红外线吸收膜。此时，通过进一步提高第1热敏元件中的红外线吸收效果，能够获得第1热敏元件与第2热敏元件的更良好的温度差量。即，也可以通过该红外线吸收膜吸收基于来自测定对象物的辐射的红外线，使正下方的第1热敏元件的温度通过从吸收红外线并发热的红外线吸收膜经由绝缘性薄膜的热传导而发生变化。
该红外线吸收膜由具有高于绝缘性薄膜的红外线吸收率的材料形成，例如能够采用由包含炭黑等红外线吸收材料的薄膜或红外线吸收性玻璃膜(含有71％的二氧化硅的硼硅酸玻璃膜等)形成的膜等。尤其，红外线吸收膜优选为锑掺杂氧化锡(ATO)膜。与炭黑等相比，该ATO膜的红外线吸收率良好并且耐光性优异。并且，ATO膜因紫外线固化，因此粘接强度较强，与炭黑等相比不易剥离。
另外，该红外线吸收膜优选形成为以大于第1热敏元件的尺寸将其覆盖。并且，在设置红外线吸收膜时，需要包括各配线膜而设定面积和形状，以使与红外线反射膜侧的热容大致相等。
并且，虽然采用了芯片热敏电阻的第1热敏元件及第2热敏元件，但也可以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，如上所述，作为热敏元件使用薄膜热敏电阻或芯片热敏电阻，但除热敏电阻以外还能够采用热释电元件等。
符号说明
1-红外线传感器，2-绝缘性薄膜，3A-第1热敏元件，3B-第2热敏元件，4A-第1配线膜，4B-第2配线膜，5-红外线反射膜，6-端子电极，7-热电阻调整膜，L-引线。
Claims (3)
1.一种红外线传感器，具备：
绝缘性薄膜；
第1热敏元件及第2热敏元件，在该绝缘性薄膜的一面上彼此隔开而设置；以及
红外线反射膜，与所述第2热敏元件对置而设置于所述绝缘性薄膜的另一面，
其特征在于，所述红外线传感器进一步具备：
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配线膜及所述第2配线膜形成于所述绝缘性薄膜的一面；
多个端子电极，设置于所述绝缘性薄膜的相同的端部侧，且连接于对应的所述第1配线膜和所述第2配线膜；及
热电阻调整膜，设置于所述绝缘性薄膜的另一面，并且与在所述第1配线膜和所述第2配线膜中距所述端子电极的配线距离较长的配线膜的至少一部分对置，且由散热性比所述绝缘性薄膜高的材料形成。
2.根据权利要求1所述的红外线传感器，其特征在于，
所述热电阻调整膜由与所述红外线反射膜相同的材料图案形成。
3.根据权利要求1或2所述的红外线传感器，其特征在于，
所述第1配线膜配置至所述第1热敏元件的周围，且以大于所述第2配线膜的面积形成，
所述配线距离较长的配线膜为所述第1配线膜，
所述热电阻调整膜形成于除了与在所述第1配线膜的所述第1热敏元件的周围配置的部分对置的区域以外的区域。
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