CN107407602B - 红外线温度传感器、电路基板以及使用所述传感器的装置 - Google Patents
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Abstract
提供一种红外线温度传感器、电路基板以及使用所述传感器的装置。红外线温度传感器是表面安装型。表面安装型红外线温度传感器包括：本体，具备在一面侧具有开口部且以引导红外线的方式而形成的导光部、及在一面侧具有遮蔽壁且以遮蔽红外线的方式而形成的遮蔽部，并且具有导热性；基板，配设在本体的另一面侧；红外线探测用热敏元件，配置在基板上，且配设在与导光部对应的位置；温度补偿用热敏元件，在基板上与红外线探测用热敏元件隔开地配置，且配设在与遮蔽部对应的位置；配线图案，形成在所述基板上，连接于红外线探测用热敏元件及温度补偿用热敏元件；以及安装用端子，连接于配线图案，并且形成在基板上的端部侧。
Description
技术领域
本发明涉及一种对来自探测对象物的红外线进行探测，以测定探测对象物的温度的表面安装型红外线温度传感器、安装有该红外线温度传感器的电路基板以及使用红外线温度传感器的装置。
背景技术
以往，例如作为对复印机的定影装置中所用的加热定影辊等探测对象物的温度进行测定的温度传感器，使用有红外线温度传感器，该红外线温度传感器非接触地探测来自探测对象物的红外线，以测定探测对象物的温度。
此种红外线温度传感器为了补偿周围温度的变化，除了红外线探测用热敏元件以外，还设有温度补偿用热敏元件。而且，红外线温度传感器具有连接于红外线探测用热敏元件及温度补偿用热敏元件并导出至外部的导线，且与探测对象物相向地配置(例如参照专利文献1)。
该专利文献1所示的红外线温度传感器并非适合于表面安装的结构，因此存在无法应对表面安装需求(needs)的问题。
另一方面，为了应对表面安装的需求，提出有表面安装型红外线温度传感器(参照专利文献2及专利文献3)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2002-156284号公报
专利文献2：日本专利特开2011-13213号公报
专利文献3：日本专利特开2011-102791号公报
发明内容
[发明所要解决的问题]
但是，专利文献2及专利文献3所示的红外线温度传感器中，产生如下所述的问题。
(1)由于不存在用于确定探测对象物的测定部的光学功能(例如红外线的导光部)，因此实际上若不另行附加聚光透镜或反射镜等光学部件，则难以使用。
(2)框体(壳体(case))为树脂制，是由导热性低的材料所形成，因此，因周围空气等的外部干扰，框体的温度难以变得均匀，容易产生温度不均。
(3)由于是与热敏元件相向地使用红外线吸收膜或红外线反射膜，因此它们相对于污染而容易功能劣化，从而可靠性下降。
(4)采用将安装用端子从树脂制框体的外侧面朝底面侧引出并导出的结构，结构有可能复杂化。
本发明是有鉴于所述问题而完成，其目的在于提供一种能够有效地确定探测对象物的测定部并且可实现小型化的表面安装型红外线温度传感器、安装有该红外线温度传感器的电路基板以及使用红外线温度传感器的装置。
[解决问题的技术手段]
技术方案1所述的红外线温度传感器是表面安装型红外线温度传感器，其中：本体，具备导光部与遮蔽部，且具有导热性，所述导光部在一面侧具有开口部，且以引导红外线的方式而形成，所述遮蔽部在一面侧具有遮蔽壁，且以遮蔽红外线的方式而形成；基板，配设在所述本体的另一面侧；红外线探测用热敏元件，配置在所述基板上，且配设在与所述导光部对应的位置；温度补偿用热敏元件，在所述基板上与所述红外线探测用热敏元件隔开地配置，且配设在与所述遮蔽部对应的位置；配线图案，形成在所述基板上，且连接于所述红外线探测用热敏元件及所述温度补偿用热敏元件；以及安装用端子，连接于所述配线图案，并且形成在所述基板上的端部侧。
本体只要具备导热性，则其材料并无特别限定。例如，可使用含有金属材料或导热性填料(filler)的树脂。而且，对于基板，可使用柔性(flexible)配线基板或刚性(rigid)配线基板。并不限定于特定形式的配线基板。
基板往本体上的配设可通过挤压加工、熔接、钎焊(brazing)、接着或粘着等来进行。配设方式并无特别限定。
作为红外线探测用热敏元件及温度补偿用热敏元件，较佳为使用由陶瓷半导体所形成的贴片热敏电阻，但并不限于此，可使用热电偶或测温电阻体等。进而，配线图案的图案形态并无特别限定，例如可根据设计来适当采用直线状或曲流(meander)状等。
而且，形成安装用端子的基板上的端部侧是指：不仅为最端部，而且包含最端部周围的固定范围。
技术方案2所述的红外线温度传感器是根据技术方案1所述的红外线温度传感器，其中，在所述本体的另一面侧的内部，形成有收容空间部，所述基板是沿着所述收容空间部的内壁而配设。
技术方案3所述的红外线温度传感器是根据技术方案1所述的红外线温度传感器，其中，所述本体的另一面侧成为平面状的平面状部，所述基板是沿着所述平面状部而配设。
技术方案4所述的红外线温度传感器是根据技术方案1至3中任一所述的红外线温度传感器，其中，所述基板是通过挤压加工而配设于本体。
技术方案5所述的红外线温度传感器是根据技术方案1至3中任一所述的红外线温度传感器，其中，所述基板是通过熔接而配设于本体。
技术方案6所述的红外线温度传感器是根据技术方案1至3中任一所述的红外线温度传感器，其中，所述基板是通过钎焊、接着或粘着而配设于本体。
技术方案7所述的红外线温度传感器是根据技术方案1至3中任一所述的红外线温度传感器，其中，所述基板是由可热熔接于本体的材料所形成。
技术方案8所述的红外线温度传感器是根据技术方案1至3中任一所述的红外线温度传感器，其中，与所述基板相向地而在另一面侧配置有盖构件。
技术方案9所述的红外线温度传感器是根据技术方案8所述的红外线温度传感器，其中，所述盖构件的内表面的至少与基板相向的一部分面成为反射面。
技术方案10所述的红外线温度传感器是根据技术方案1至3中任一所述的红外线温度传感器，其中，所述本体包含金属材料，通过氧化处理而形成有氧化膜，从而至少所述导光部经黑体化。
技术方案11所述的红外线温度传感器是根据技术方案1至3中任一所述的红外线温度传感器，其中，在所述遮蔽部，形成有密闭的空间部，且设有允许所述空间部与外部的通气性的通气部。
技术方案12所述的红外线温度传感器是根据技术方案1至3中任一所述的红外线温度传感器，其中，所述导光部和遮蔽部是形成为以导光部与遮蔽部的边界为中心而大致对称的形态。
技术方案13所述的红外线温度传感器是根据技术方案1至3中任一所述的红外线温度传感器，其中，除了所述导光部及遮蔽部的另一面侧开口以外的本体中的划分壁是连续或局部地接触至基板上。
技术方案14所述的红外线温度传感器是根据技术方案1至3中任一所述的红外线温度传感器，其中，所述本体中，所述开口部未从表面突出，并且至少所述导光部经黑体化，且具有10W/m·K以上的导热率。
技术方案15所述的红外线温度传感器是根据技术方案1至3中任一所述的红外线温度传感器，其中，用于连接所述红外线探测用热敏元件及温度补偿用热敏元件的所述配线图案是彼此大致平行地排列而配设。
技术方案16所述的红外线温度传感器是根据技术方案1至3中任一所述的红外线温度传感器，其中，所述红外线探测用热敏元件及温度补偿用热敏元件是由含有金属氧化物或金属氮化物的陶瓷半导体所形成的热敏电阻元件。
技术方案17所述的电路基板包括：根据技术方案1至16中任一所述的红外线温度传感器；安装基板，具有连接所述安装用端子的连接端子；所述红外线温度传感器，安装于所述安装基板。
技术方案18所述的电路基板是根据技术方案17所述的电路基板，其中，所述安装基板为空腔(cavity)结构。
基板的材质一般使用玻璃环氧基板等，但理想的是铝、铜等导热良好的金属基板。
技术方案19所述的电路基板是根据技术方案17或18所述的电路基板，其中，在所述安装基板中，至少与基板相向的一部分面上形成有红外线反射面。
对于红外线反射面的形成，在基板为铝基板的情况下，也可使用其铝表面，在铜基板的情况下，也可形成镀镍或镀金等的红外线反射膜。而且，也可对铜或铁材的镶嵌(inlay)材形成镀镍或镀金等的红外线反射膜而将相向的面形成为红外线反射面。
技术方案20所述的使用红外线温度传感器的装置，包括根据技术方案1至16中任一所述的红外线温度传感器。
红外线温度传感器例如可配设在各种装置中而适用，以进行复印机的定影装置、电池单元(battery unit)、电容器(condenser)、IH加热(感应加热，Induction Heating)烹调加热器(cooking heater)、冰箱的箱内物品等的温度探测。所适用的装置并无特别限定。
[发明的效果]
根据本发明，可提供一种能够有效地确定探测对象物的测定部并且可实现小型化的表面安装型红外线温度传感器、安装有该红外线温度传感器的电路基板以及使用红外线温度传感器的装置。
附图说明
图1是表示本发明的第1实施方式的红外线温度传感器的立体图。
图2是表示所述红外线温度传感器的平面图。
图3是表示所述红外线温度传感器的背面图。
图4是沿着图2中的A-A线的剖面图。
图5是沿着图2中的B-B线的剖面图。
图6是沿着图2中的C-C线的剖面图。
图7是沿着图6中的X-X线的本体的剖面图。
图8(a)是在本体的背面侧设有盖构件者，为相当于图5的剖面图，图8(b)是表示盖构件的立体图(变形例1)。
图9是设有允许与外部通气的通气部者，是相当于图6的剖面图(变形例2)。
图10是表示配线图案的平面图(变形例3)。
图11是将本发明的第2实施方式的红外线温度传感器分解表示的立体图。
图12是将所述红外线温度传感器予以分解而从背面侧观察所表示的立体图。
图13是表示所述红外线温度传感器的平面图。
图14表示所述红外线温度传感器，是相当于图6的剖面图。
图15是沿着图14中的X-X线的本体的剖面图。
图16是表示接着片的平面图。
图17是表示所述红外线温度传感器的不同例的剖面图。
[符号的说明]
1：红外线温度传感器
2：本体
3：基板
4：红外线探测用热敏元件
5：温度补偿用热敏元件
8：盖构件
9：通气部
10：电路基板
11：连接端子
12：红外线反射部
15：空腔
21：导光部
21a：开口部
22：遮蔽部
22a：遮蔽壁
22b：空间部
23：收容空间部
24：划分壁
31：配线图案
32：安装用端子
33：绝缘层(罩层、抗蚀剂层)
34：接着片
具体实施方式
以下，参照图1至图10来说明本发明的第1实施方式的红外线温度传感器。图1是表示红外线温度传感器的立体图，图2是表示红外线温度传感器的平面图，图3是表示红外线温度传感器的背面图。图4是沿着图2中的A-A线的剖面图，图5是沿着图2中的B-B线的剖面图，图6是沿着图2中的C-C线的剖面图。而且，图7是沿着图6中的X-X线的本体的剖面图。进而，图8(a)、8(b)至图10表示变形例。另外，在各图中，对于相同或相当的部分标注相同的符号，并省略重复说明。
如图1至图7所示，红外线温度传感器1具备本体2、基板3、配设于该基板3上的红外线探测用热敏元件4及温度补偿用热敏元件5、同样形成于基板3上的配线图案31及安装用端子32。红外线温度传感器1为表面安装型，以适合于表面安装的方式而构成。
本体2是由具有导热性的金属材料，例如由铁形成为大致长方体形状，且具有导光部21及遮蔽部22与收容空间部23。本体2包含纵向的长度尺寸及横向的长度尺寸为8mm～13mm、高度尺寸为2mm～5mm的经小型化的尺寸。
而且，本体2的整体通过热处理来氧化，从而经黑体化。具体而言，通过以400℃～1000℃左右的高温来对本体2进行热处理，从而在本体2的表面形成氧化膜而进行黑化处理。该氧化膜的膜厚尺寸优选形成为10μm以下，具体而言，形成为3μm。辐射率优选为0.8以上，通过所述黑化处理，可获得0.8～0.95的辐射率。
另外，形成本体2的材料只要是至少具有10W/m·K以上的导热率者，则并无特别限定。例如，可使用使树脂中含有碳(carbon)、金属、陶瓷等填料的材料；铁、镍、铬、钴、锰、铜、钛及钼等金属材料与包含这些金属的合金；对金属材料实施有黑色涂装的材料、陶瓷等。而且，由于树脂自身的辐射率高，因此树脂的表面经黑体化。
在本体2中，形成有导光部21与遮蔽部22，导光部21是在本体2的一面侧(前表面侧)具有开口部21a，且以引导红外线的方式而形成。遮蔽部22是在一面侧(前表面侧)具有遮蔽壁22a，且以遮蔽红外线的方式而形成。
导光部21中，开口部21a是作为从前表面侧贯穿到背面侧的筒状的贯穿孔，而在背面侧开口地形成，该导光部21的内周面如上所述般经氧化而黑体化。该开口部21a是以未从本体2的表面突出的方式而形成，为横长且圆角的大致长方形状，长边方向的长度尺寸形成为3mm～6mm，具体而言，形成为6mm，短边方向的长度尺寸形成为1mm～2.5mm，具体而言，形成为2mm。因此，开口部21a的尺寸处于1mm～6mm的范围内，最大尺寸被设定为6mm以下。
另外，开口部21a的形状并无特别限定。也可形成为圆形状、椭圆形状或多边形状等。可根据探测对象物的测定部的形态等来适当选定。而且，在未通过氧化来对本体2进行黑化处理的情况下，也可在导光部21的内周面，根据需要而实施例如黑色涂装或防蚀铝处理等，以形成红外线吸收层。
遮蔽部22是与导光部21邻接地配置，且形成为以导光部21与遮蔽部22的边界为中心轴而大致对称的形态。遮蔽部22在前表面侧具有遮蔽壁22a，且以与导光部21相同的形状、即与开口部21a为相同形状的圆角的大致长方形状朝向背面侧延伸，而形成有空间部22b。该空间部22b为凹状的空洞，与遮蔽壁22a相向的背面侧开口。
即，如图7代表性地所示，在本体2中，遮蔽部22中的不含遮蔽壁22a的部位处的横剖面形状，成为以导光部21与遮蔽部22的边界为中心轴C而大致对称的形态。换言之，除了导光部21的开口部21a与遮蔽部22的遮蔽壁22a的部分以外，导光部21侧与遮蔽部22侧形成为大致相同的形状。
如上所述，导光部21及遮蔽部22是通过周围的划分壁24而形成有固定的空间区域。此处，为了方便，将导光部21与遮蔽部22的边界部分的划分壁24设为中央壁24a，将其他划分壁24的部分设为周围壁24b。
收容空间部23是形成在本体2的内部的背面侧。具体而言，收容空间部23是形成为大致长方体形状的凹状，且与导光部21及遮蔽部22的背面侧的开口连通。
基板3是形成为大致长方形状且吸收红外线的绝缘性薄膜(film)，并具有可挠性的柔性配线基板(柔性印刷电路板(Flexible Printed Circuit，FPC))。基板3是配设在本体2的另一面侧(背面侧)。详细而言，基板3是沿着所述收容空间部23的内壁而弯折，并经热熔接而配设。此时，也可将基板3成型(forming)加工成沿着收容空间部23的内壁的形状。
在基板3上，在绝缘性基材的一表面(图4至图6中，背面侧)上，配设有红外线探测用热敏元件4及温度补偿用热敏元件5。而且，同样地，在一表面上，形成有导体的配线图案31及安装用端子32，该安装用端子32电连接于该配线图案31，并且位于端部侧。
对于基板3，可使用包含聚酰亚胺(polyimide)、聚乙烯(polyethylene)、液晶聚合物、氟、硅、聚酯(polyester)、聚碳酸酯(polycarbonate)、聚苯硫醚(PolyPhenyleneSulfide，PPS)(聚苯硫醚)等高分子材料的树脂。而且，也可使用使碳黑(carbon black)或无机颜料(铬黄(chrome yellow)、氧化铁红、钛白(titanium white)、群青中的一种以上)混合分散于这些树脂中而可吸收大致全波长的红外线的材料。
本实施方式中，是将基板3沿着所述收容空间部23的内壁而弯折，并通过热熔接而配设，因此，基板3使用可热熔接的聚酰亚胺、聚乙烯、液晶聚合物等材料。
如图2及图3所示，配线图案31是在一端侧具有矩形状的电极端子31a，从该电极端子31a呈曲流状地延伸有狭窄的图案，且在另一端侧的末端部形成有矩形状的安装用端子32，具体而言，形成有焊接用的焊盘(land)而构成。与此相同图案的配线图案31是以电极端子31a彼此相向的方式而配设有一对，以配置连接红外线探测用热敏元件4或温度补偿用热敏元件5。
因此，为了连接红外线探测用热敏元件4及温度补偿用热敏元件5，彼此大致平行地排列配设有2对配线图案31。连接该红外线探测用热敏元件4的配线图案31dt、与连接温度补偿用热敏元件5的配线图案31cp为相同图案的形态，并不彼此连接，而是各自独立地连接红外线探测用热敏元件4与温度补偿用热敏元件5。
而且，在配线图案31上，形成有包含以聚酰亚胺薄膜为代表的树脂薄膜、抗蚀油墨(resist ink)等的绝缘层即罩层33。罩层33是以包覆配线图案31的方式而形成，但电极端子31a及安装用端子32成为未被罩层33包覆的露出部分。
进而，对于罩层33，也可使用使碳黑或无机颜料(铬黄、氧化铁红、钛白、群青中的一种以上)混合分散于聚酰亚胺薄膜、抗蚀油墨中而可吸收大致全波长的红外线的材料。通过对罩层33使用红外线吸收材料，从而受光能量变大，能够实现灵敏度的提高。
另外，对于该配线图案31，在说明上，清晰地表示了在图2中通过基板3，在图3中通过罩层33而可看到的状态。
此种配线图案31是由滚轧铜箔或电解铜箔等经图案化(patterning)而形成，在安装用端子32上，为了减小连接电阻并防止腐蚀，实施有镀镍、镀金或焊料镀敷等镀敷处理。
红外线探测用热敏元件4对来自探测对象物的红外线进行探测，以测定探测对象物的温度。温度补偿用热敏元件5对周围温度进行探测，以测定周围温度。这些红外线探测用热敏元件4及温度补偿用热敏元件5至少包含具有大致相等的温度特性的热敏元件，连接于配线图案31的相向的电极端子31a间，且相互隔开地安装配置。
具体而言，红外线探测用热敏元件4及温度补偿用热敏元件5是在两端部形成有端子电极的贴片热敏电阻。作为该热敏电阻，有NTC型、PTC型、CTR型等的热敏电阻，但本实施方式中，例如采用NTC型热敏电阻。
尤其，本实施方式中，作为红外线探测用热敏元件4及温度补偿用热敏元件5，采用由含有Mn、Co、Ni及Fe的金属氧化物或金属氮化物的陶瓷半导体，即，由Mn-Co-Ni-Fe系材料所形成的薄膜热敏电阻元件。该陶瓷半导体由于温度系数即B常数高，因此可灵敏度良好地检测吸收红外线的基板3的温度变化。
而且，理想的是，陶瓷半导体具有以立方晶尖晶石(spinel)相为主相的结晶结构，此时，也无各向异性，而且，由于无杂质层，因此在陶瓷烧结体内，电气特性的偏差小，当使用多个红外线温度传感器时，能够实现高精度的测定。进而，由于是稳定的结晶结构，因此对耐环境的可靠性也高。另外，作为陶瓷半导体，最理想的是包含立方晶尖晶石相的单相结晶结构。
而且，优选的是，红外线探测用热敏元件4及温度补偿用热敏元件5是从由陶瓷半导体所形成的同一晶片(wafer)获得的热敏电阻元件、薄膜热敏电阻中，依照规定的允许误差内的电阻值而拣选。
此时，成对的红外线探测用热敏元件4及温度补偿用热敏元件5中，B常数的相对误差小，能够高精度地检测同时检测温度的两者的温差值。而且，对于红外线探测用热敏元件4及温度补偿用热敏元件5而言，不需要B常数的拣选作业或电阻值的调整工序，能够提高生产性。
另外，用于红外线探测用热敏元件4及温度补偿用热敏元件5的热敏电阻元件的结构例如也可为整体(bulk)热敏电阻、层叠热敏电阻、厚膜热敏电阻、薄膜热敏电阻中的任一种结构。
如上所构成的红外线温度传感器1如图6代表性地所示，红外线探测用热敏元件4配设在与导光部21对应的位置，温度补偿用热敏元件5配设在与遮蔽部22对应的位置。
而且，本体2中的作为划分壁24的中央壁24a及周围壁24b是以热结合的方式接触至基板3的表面上而配置。即，除了导光部21及遮蔽部22的背面侧开口以外的本体2中的作为划分壁24的中央壁24a及周围壁24b是接触至基板3的表面上而配置。具体而言，中央壁24a是与基板3的表面上的红外线探测用热敏元件4与温度补偿用热敏元件5的边界部分相向地接触，周围壁24b是与基板3的表面上的红外线探测用热敏元件4与温度补偿用热敏元件5的周围部分相向地接触。进而，形成在基板3上的端部侧的安装用端子32是配设在本体2的周壁中的背面侧端部。
另外，划分壁24在基板3表面上的接触既可为划分壁24遍及中央壁24a及周围壁24b而连续地接触至基板3的表面上，也可为局部地接触，例如断续地接触。
在局部地接触的形态的情况下，可采用下述结构：在基板3的表面上，使中央壁24a、与导光部21及遮蔽部22一侧(长边方向)的周围壁24b接触，而与导光部21及遮蔽部22另一侧(短边方向)的周围壁24b非接触。除此以外，通过与导光部21及遮蔽部22另一侧(短边方向)的周围壁24b非接触，可将该非接触部分较佳地利用于后述的通气部9的形成。
本实施方式的本体2中，开口部21a未从表面突出，并且至少导光部21经黑体化。
以往的开口部从表面突出的结构的红外线温度传感器中，本体的材料是使用铝、铝合金、锌合金等导热率为96W/m·K以上的材料。这是由于若有突出部，则会在本体中产生温差，所以无法使用导热差的材料。
在复印机等的热定影装置的情况下，红外线温度传感器是相对于热源的加热辊(heat roller)而设置为5mm左右的极近距离。在此种环境下开口部突出的结构的红外线温度传感器中，存在下述问题，即，若非昂贵的导热佳的材料，则红外线温度传感器无法准确地发挥功能。
本实施方式中，开口部21a未从表面突出而不具有突出部，由此，本体2的导热率为10W/m·K以上也可使用。可使用含有铁、不锈钢、填料的导热性佳的树脂等材料。
主要如图2所示，连接红外线探测用热敏元件4的配线图案31dt、与连接温度补偿用热敏元件5的配线图案31cp是大致平行地排列配设，与该配线图案31dt、31cp对应地并列设置有导光部21与遮蔽部22。通过采用此种配置，从而红外线探测用热敏元件4与温度补偿用热敏元件5的距离变近，由此，温度补偿变得更加切实，从而能够实现准确的温度探测。
如图4至图6所示，此种红外线温度传感器1是被安装于作为电路基板10的安装基板。在安装基板的表面侧，形成有规定的配线图案，并形成有连接端子11，该连接端子11连接红外线温度传感器1的安装用端子32。因此，红外线温度传感器1的安装用端子32通过焊接等而电连接于安装基板的连接端子11。另外，该连接方式并不限定于特别者，例如也可使用导电性接着剂等，只要可进行电连接，则不论何种方式。
而且，在安装基板的表面侧且与基板3相向的面上，设有红外线反射部12。该红外线反射部12例如是对金属板进行镜面加工而形成为反射面，反射率高，为80％以上，优选为85％以上的反射率。因此，反射部12的辐射率，可抑制热对红外线探测用热敏元件4及温度补偿用热敏元件5的影响，从而可实现灵敏度的提高。
另外，此时，只要至少与基板相向的一部分面成为红外线反射面，便可发挥规定的效果。
接下来，对所述红外线温度传感器1的动作进行说明。从探测对象物的表面放射的红外线是从红外线温度传感器1的导光部21中的开口部21a入射，由导光部21引导而通过导光部21，到达基板3。开口部21a具有限制视野的功能，因此可有效地确定探测对象物的测定部，从而可提高检测精度。该到达基板3的红外线被基板3吸收而转换成热能量。
经转换的热能量通过基板3而传递至正下方的红外线探测用热敏元件4，使红外线探测用热敏元件4的温度上升。红外线探测用热敏元件4与温度补偿用热敏元件5是至少具有大致相等的温度特性的陶瓷半导体，因来自探测对象物的红外线，红外线探测用热敏元件4的电阻值发生变化。
同时，红外线被遮蔽部22的遮蔽壁22a遮挡，但因来自探测对象物的辐射热或周围环境温度，本体2的温度上升，因此温度补偿用热敏元件5的电阻值也会接受相当于本体2的温度上升的电阻值变化。
此时，由于本体2是由金属等具有导热性的材料所形成，因此可追随于周围的温度变化而使红外线温度传感器1的温度变化整体上均匀化。而且，导光部21与遮蔽部22成为以导光部21与遮蔽部22的边界为中心轴C而大致对称的形态，且形成为大致相同的形状。进而，连接红外线探测用热敏元件4的配线图案31dt、与连接温度补偿用热敏元件5的配线图案31cp是形成为同一图案的形态。
进而，本体2中的中央壁24a及周围壁24b接触至基板3的表面上。
因此，红外线探测用热敏元件4与温度补偿用热敏元件5相对于周围的温度变化而以相同的方式发生变化，追随性良好，可抑制对热外部干扰的影响，从而可精度良好地检测因来自探测对象物的红外线引起的温度变化。
除此以外，配线图案31dt与配线图案31cp分别独立地连接红外线探测用热敏元件4与温度补偿用热敏元件5。因此，可减轻配线图案31dt与配线图案31cp的相互的热的影响，从而可提高灵敏度。
而且，本体2的中央壁24a至少与基板3表面上的红外线探测用热敏元件4与温度补偿用热敏元件5的边界部分相向地接触，因此基板3的热被传导至中央壁24a。因此，可抑制边界部分的温度梯度，可减轻红外线探测用热敏元件4侧的基板3的热传导至温度补偿用热敏元件5侧的基板3而减少相互的干涉。因此，可在红外线探测用热敏元件4与温度补偿用热敏元件5之间获得高的温差值，从而可实现灵敏度的提高。
进而，红外线探测用热敏元件4与温度补偿用热敏元件5的相互的热及光学干涉得到抑制，因此可使红外线探测用热敏元件4与温度补偿用热敏元件5靠近地配置，从而可有助于整体的小型化。
如上所述，根据本实施方式，可提供一种能够有效地确定探测对象物的测定部并且可实现小型化的表面安装型红外线温度传感器、及安装有该红外线温度传感器的电路基板。
接下来，参照图8(a)、8(b)至图10来说明本实施方式的变形例。图8(a)是在本体的背面侧设有盖构件者，是相当于图5的剖面图，图8(b)是表示盖构件的立体图(变形例1)。图9是设有用于减轻基板变形的通气部者，是相当于图6的剖面图(变形例2)。而且，图10是表示配线图案的平面图(变形例3)。
(变形例1)如图8(a)、8(b)所示，盖构件8为大致长方体的箱状，由铝等金属材料所制作。该盖构件8是与基板3相向地配置在背面侧。盖构件8的内表面的至少与基板3相向的一部分面成为反射面，例如经镜面加工而反射率高，为80％以上，优选的是，为85％以上的反射率。该盖构件8是嵌合于收容空间部23而安装。因此，盖构件8也具有将基板3固定于收容空间部23的功能。
如此，盖构件8的内表面成为反射面，因此辐射率低，能够抑制热对红外线探测用热敏元件4及温度补偿用热敏元件5的影响，从而可实现灵敏度的提高。
另外，如上所述，导光部21侧与遮蔽部22侧是形成为大致相同的形状，盖构件8也是以相对于中心轴C而呈大致相同的形状的方式形成。
(变形例2)如图9所示，遮蔽部22中的空间部22b中，背面侧的开口被基板3封闭，成为密闭的空间部。本例中，设有允许空间部22b与外部的通气性的通气部9。具体而言，通气部9为贯穿孔，并无特别限定，但优选形成为φ0.1mm～φ0.5mm左右。而且，作为通气部，例如在基板3与本体2之间形成通气间隙的情况下，该间隙只要是供空气通过的间隙即可，只要有1μm以上的间隙，便可使空气充分流通。关键在于不设为密闭结构。
因此，在与空间部22b对应的基板3的部分开设φ0.1mm～φ0.5mm左右的孔，也可获得同样的效果。
进而，优选的是，在导光部21侧，也形成有与所述通气部9同样的贯穿孔9'，且使导光部21侧与遮蔽部22侧形成为大致对称的大致相同形状。
在红外线温度传感器中，当红外线温度传感器的周围温度变高时，设为密闭状态的空间部的空气膨胀而内压上升，从而产生基板鼓胀变形的问题。而且，若空间部的空气过度膨胀，则有时会因基板的变形而导致在基板上配线的配线图案被切断等问题。进而，还会产生下述问题：因基板发生变形，红外线的入射量或来自基板的散热量发生变化，红外线温度传感器的输出发生变动。
本例中，即使处于空间部22b的内压会上升的温度环境下，也可通过通气部9来确保与外部的通气性，抑制内压的上升，从而减轻基板3的变形。因此，可提供一种能减轻基板3的变形，使高精度化成为可能，从而可确保可靠性的红外线温度传感器1。另外，通气部9并不限于贯穿孔，也可为槽状。通气部9只要以密闭的空间部与外部连通的方式而形成即可，形成位置、形状或个数等并无特别限定。
(变形例3)如图10所示，在红外线探测用热敏元件4与温度补偿用热敏元件5上各自独立地连接有配线图案31dt与配线图案31cp。配线图案31是在一端侧具有矩形状的电极端子31a，从该电极端子31a以包围红外线探测用热敏元件4(温度补偿用热敏元件5)的方式而在周围呈曲流状地形成有狭窄的图案，进而，狭窄的图案朝向矩形状的安装用端子32而呈曲流状延伸地形成。
根据此种结构，配线图案31的导热路径长，因此热难以逃逸，红外线探测用热敏元件4及温度补偿用热敏元件5的温度得到保持，可加大输出，并且可实现灵敏度的提高。
另外，所述中，对将基板3热熔接地安装配设于本体2侧的收容空间部23的内壁的情况进行了说明，但也可将基板3通过挤压加工而配设于本体2。例如，可以将本体2压接至基板3的方式进行挤压，使基板3侧发生塑性变形而接合配设。而且，也可通过接着或粘着来配设。此时，理想的是，在收容空间部23的内壁设置接着层或粘着层、例如接着片或粘着片，介隔这些片来贴附配设基板3。进而，也可通过钎焊来配设。
而且，对基板3使用柔性配线基板的情况进行了说明，但也可使用刚性配线基板。并不限定于特定形式的配线基板。
进而，作为电路基板10的安装基板也可使用在表面具有绝缘层的铝或铜等的金属基板。此时，由于安装基板的导热性高，因此红外线探测用热敏元件4及温度补偿用热敏元件5相对于周围的温度变化而追随性变得更加良好，可抑制对热外部干扰的影响。
除此以外，也可使用如下所述者，即，在安装基板中，与安装红外线温度传感器1的范围对应地，使至少该范围的一部分表面形成为反射率高的红外线反射面、例如镜面部。此时，可省略盖构件8，通过镜面部，可发挥与盖构件8的反射面同样的功能，可实现灵敏度的提高。
接下来，参照图11至图16来说明本发明的第2实施方式的红外线温度传感器。图11是将红外线温度传感器分解表示的立体图，图12是将红外线温度传感器分解并从背面侧观察所示的立体图，图13是表示红外线温度传感器的平面图。图14表示红外线温度传感器，是相当于图6的剖面图，图15是沿着图14中的X-X线的本体的剖面图。而且，图16是表示接着片的平面图。另外，对于与第1实施方式相同或相当的部分，标注相同的符号并省略重复说明。
本实施方式中，与第1实施方式同样地，本体2是由具有导热性的金属材料形成为大致长方体形状。并且，本体2整体通过热处理来氧化而经黑体化，且具有导光部21及遮蔽部22，但未形成收容空间部。因此，本体2的另一面侧(背面侧)成为导光部21及遮蔽部22开口的平面状的平面状部。
而且，基板3是形成为厚度尺寸0.05mm～0.2mm的矩形状的平板状的刚性配线基板。基板3具有与本体2的另一面侧(背面侧)的外形大致相同的外形，且沿着本体2的背面侧的平面状部而配设。具体而言，与第1实施方式同样地，基板3通过热熔接、钎焊、接着或粘着等方式而安装于本体2的背面侧。
如图12所示，本实施方式中的基板3往本体2背面侧的配设是将接着片34贴附至本体2的背面侧，并将基板3贴附于该接着片34而进行。即，基板3是使接着片34介隔在本体2的背面侧与基板3之间而安装。具体而言，接着片34如图16所示，具有与本体2的背面侧的外形大致相同的外形，中央部对应于导光部21及遮蔽部22背面侧的开口而切开。另外，也可取代接着片而使用粘着片。
在基板3上，在绝缘性基材的一表面上配设有红外线探测用热敏元件4及温度补偿用热敏元件5。同样，在一表面上，形成有导体的配线图案31以及安装用端子32，该安装用端子32电连接于该配线图案31，并且位于端部侧。
如图11至图14代表性地所示，在本体2中未形成收容空间部。因此，本体2的背面侧成为平面状，在该平面状部，开口而出现有导光部21及遮蔽部22(参照图12)。因此，平板状的基板3配设于所述本体2背面侧的平面状部。
基板3是平板状的刚性配线基板，例如具备：包含玻璃环氧树脂、聚苯醚(聚苯醚(Polyphenylene Ether，PPE)树脂)及硅酮(silicone)树脂材料等的绝缘性基材；以及形成在该绝缘性基材表面的导体的配线图案31。而且，在配线图案31上，层叠有作为绝缘层的抗蚀剂层33。进而，在配线图案31的两端部，未层叠抗蚀剂层33，即，形成有未被抗蚀剂层33包覆而露出的电极端子31a及安装用端子32。另外，电极端子31a中，仅连接红外线探测用热敏元件4或温度补偿用热敏元件5的端子电极的一部分成为未被抗蚀剂层33包覆的露出部分。
配线图案31是在一端侧具有大致长方形状的电极端子31a，从该电极端子31a呈直线状地延伸有狭窄的图案，且在另一端侧的末端部形成有矩形状的安装用端子32而构成。与此相同图案的配线图案31是以电极端子31a彼此相向的方式而配设有一对，且配置连接有红外线探测用热敏元件4或温度补偿用热敏元件5。
因此，为了连接红外线探测用热敏元件4及温度补偿用热敏元件5，大致平行地排列配设有2对配线图案31。连接该红外线探测用热敏元件4的配线图案31dt、与连接温度补偿用热敏元件5的配线图案31cp为相同图案的形态，并不彼此连接，而是各自独立地连接红外线探测用热敏元件4与温度补偿用热敏元件5。
另外，对于该配线图案31，在说明上，清晰地表示了在图11中通过绝缘性基材，在图12中通过抗蚀剂层33而可看到的状态。
如图14所示，红外线温度传感器1被安装于作为电路基板10的安装基板。该安装基板为金属基板，例如是在包含铝材料的金属制的基材13，层叠包含玻璃环氧树脂、玻璃复合物材料等的绝缘性基材14而形成。并且，在绝缘性基材14中的与基板3相向的部分形成有孔，通过该孔，在与金属制的基材13之间形成空腔15。进而，与基板3相向的金属制基材13的表面是形成为反射面16。该反射面16与前述同样，反射率高，为80％以上，优选的是，成为85％以上的反射率。如此，对于安装基板，例如虽未图示，但使用空腔结构的铜镶嵌基板。另外，不会妨碍在空腔15中配置前述的盖构件8。
进而，如前述的第1实施方式中的(变形例2)所说明般，遮蔽部22中的空间部22b的背面侧开口由基板3予以封闭而成为密闭的空间部，但理想的是设置允许空间部22b与外部的通气性的通气部9。具体而言，在导光部21与遮蔽部22的边界部分的划分壁24中的中央壁24a与基板3之间，形成有间隙来作为通气部9。该间隙只要有1μm以上，便可使空气充分流通。
而且，也可如图17所示，将红外线温度传感器1安装于实施了屏蔽(shield)的基板3。本例的红外线温度传感器1中，在基板3上的前表面侧配置有红外线探测用热敏元件4及温度补偿用热敏元件5，红外线探测用热敏元件4是配设在与导光部21对应的位置，温度补偿用热敏元件5是配设在与遮蔽部22对应的位置。
基板3为平板状的刚性配线基板，具备绝缘性基材、形成在该绝缘性基材表面的导体的配线图案31、及安装用端子32，该安装用端子32电连接于该配线图案31，并且位于端部侧。进而，在配线图案31上，层叠有作为绝缘层的抗蚀油墨等的抗蚀剂层33。另外，安装用端子32成为未被抗蚀剂层33包覆的露出部分。
在基板3的背面侧，设有屏蔽环17，包含基板3在内而对屏蔽环17的外周实施镀敷，形成镀敷部18。借助该镀敷部18，红外线探测用热敏元件4及温度补偿用热敏元件5成为受到屏蔽的状态。
进而，镀敷部18是构成为，与安装用端子32连接，且导出至屏蔽环17的背面侧，并可将安装用端子32电连接于未图示的电路基板的连接端子。通过将该屏蔽环17与导电性的本体2予以电连接，从而能够进一步提高屏蔽性。
根据此种结构，可提供一种能够抑制噪声的影响，从而可对噪声发挥强的功能的红外线温度传感器1。
如上所述，根据本实施方式，可提供一种能够实现与第1实施方式同样的动作，能够有效地确定探测对象物的测定部，并且可实现小型化的表面安装型红外线温度传感器1、安装有该红外线温度传感器1的电路基板10。而且，本体2的结构得以简化，在将红外线温度传感器1安装于电路基板10时，起到能够降低红外线传感器1的突出高度尺寸的效果。
另外，在所述中，对基板3使用刚性配线基板的情况进行了说明，但也可使用柔性配线基板。并不限定于特定形式的配线基板。
以上说明的各实施方式中的红外线温度传感器1可配设在各种装置中而适用，以进行复印机的定影装置、电池单元、电容器、IH烹调加热器、冰箱的箱内物品等的温度探测。所适用的装置并无特别限定。
另外，本发明并不限定于所述各实施方式的结构，可在不脱离发明主旨的范围内进行各种变形。而且，所述各实施方式仅为一例示，并不意图限定发明的范围。
例如，作为红外线探测用热敏元件及温度补偿用热敏元件，可较佳地使用由陶瓷半导体所形成的贴片热敏电阻，但并不限于此，可使用热电偶或测温电阻体等。
而且，配线图案的图案形态并无特别限定，可根据设计来适当采用直线状或曲流(meander)状等。
Claims (18)
1.一种红外线温度传感器，是表面安装型红外线温度传感器，其特征在于包括：
本体，具备导光部与遮蔽部，且具有导热性，所述导光部在一面侧具有开口部，且以引导红外线的方式而形成，所述遮蔽部在一面侧具有遮蔽壁，且以遮蔽红外线的方式而形成；
收容空间部，形成在所述本体的另一面侧的内部，且形成为凹状；
基板，所述基板沿着构成所述收容空间部的内壁而配设；
红外线探测用热敏元件，配置在所述基板上，且配设在与所述导光部对应的位置；
温度补偿用热敏元件，在所述基板上与所述红外线探测用热敏元件隔开地配置，且配设在与所述遮蔽部对应的位置；
配线图案，形成在所述基板上，且连接于所述红外线探测用热敏元件及所述温度补偿用热敏元件；以及
安装用端子，与所述配线图案一体地形成，且配设在所述收容空间部的外侧。
2.根据权利要求1所述的红外线温度传感器，其特征在于，
所述基板是通过挤压加工而配设于本体。
3.根据权利要求1所述的红外线温度传感器，其特征在于，
所述基板是通过熔接而配设于本体。
4.根据权利要求1所述的红外线温度传感器，其特征在于，
所述基板是通过钎焊、接着或粘着而配设于本体。
5.根据权利要求1所述的红外线温度传感器，其特征在于，
所述基板是由可热熔接于本体的材料所形成。
6.根据权利要求1所述的红外线温度传感器，其特征在于，
与所述基板相向地而在另一面侧配置有盖构件。
7.根据权利要求6所述的红外线温度传感器，其特征在于，
所述盖构件的内表面的至少与基板相向的一部分面成为红外线反射面。
8.根据权利要求1所述的红外线温度传感器，其特征在于，
所述本体包含金属材料，通过氧化处理而形成有氧化膜，从而至少所述导光部经黑体化。
9.根据权利要求1所述的红外线温度传感器，其特征在于，
在所述遮蔽部，形成有密闭的空间部，且设有允许所述空间部与外部的通气性的通气部。
10.根据权利要求1所述的红外线温度传感器，其特征在于，
所述导光部和遮蔽部是形成为以导光部与遮蔽部的边界为中心而大致对称的形态。
11.根据权利要求1所述的红外线温度传感器，其特征在于，
除了所述导光部及遮蔽部的另一面侧开口以外的本体中的划分壁是连续或局部地接触至基板上。
12.根据权利要求1所述的红外线温度传感器，其特征在于，
所述本体中，所述开口部未从表面突出，并且至少所述导光部经黑体化，且具有10W/m·K以上的导热率。
13.根据权利要求1所述的红外线温度传感器，其特征在于，
用于连接所述红外线探测用热敏元件及温度补偿用热敏元件的所述配线图案是彼此大致平行地排列而配设。
14.根据权利要求1所述的红外线温度传感器，其特征在于，
所述红外线探测用热敏元件及温度补偿用热敏元件是由含有金属氧化物或金属氮化物的陶瓷半导体所形成的热敏电阻元件。
15.一种电路基板，其特征在于包括：
根据权利要求1至14中任一项所述的红外线温度传感器；
安装基板，具有连接所述安装用端子的连接端子；以及
所述红外线温度传感器，安装于所述安装基板。
16.根据权利要求15所述的电路基板，其特征在于，
所述安装基板为空腔结构。
17.根据权利要求15或16所述的电路基板，其特征在于，
在所述安装基板中，至少与基板相向的一部分面上形成有红外线反射面。
18.一种使用红外线温度传感器的装置，其特征在于包括根据权利要求1至14中任一项所述的红外线温度传感器。
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