JP2000046643A - 赤外線検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 焦電素子の長辺方向の撓みをなくして振動ノ
イズを防止するとともに、検出感度が低下することのな
い、より信頼性の高い赤外線検出器を提供する。 【解決手段】 表面に赤外線を受光する受光用電極１０
Ａ，１０Ｂと、裏面に前記受光電極に対応した裏面電極
１２Ａ，１２Ｂが形成された焦電素子９を、絶縁基板５
の上面に、支持体８８１Ａ，８２Ａにより保持してなる
赤外線検出器において、前記支持体の一部が、少なくと
も前記焦電素子の短辺方向両端部の中央部に配置され、
前記焦電素子を保持してなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は赤外線検知器に関
し、特に焦電型赤外線検出器等に搭載される検出素子の
保持構造に関するものである。

【０００２】

【従来技術】従来の焦電型赤外線検出器を図面とともに
説明する。図５は従来例を示す斜視図正面図、図６は図
５のキャップを封止する前の平面図を示す。

【０００３】焦電素子９は、チタン酸鉛系の焦電性を有
するセラミックや単結晶からなり、長辺と短辺を有する
矩形形状に切断加工され、板厚方向に分極処理が施され
ている。この焦電素子９は、一般的にデュアルタイプと
呼ばれるもので、例えば、次のような電極構成である。
表面には、所定の間隔に蒸着等の手段により、受光用の
金属膜電極（ＣｒあるいはＮｉ−Ｃｒ等）１０Ａ，１０
Ｂが設けられており、裏面には、金属膜電極（Ｃｒ、Ａ
ｇ、あるいはＮｉ−Ｃｒ等）１２Ａ，１２Ｂが設けられ
ている。そして、受光用の電極１０Ａ，１０Ｂは連結電
極（ＣｒあるいはＮｉ−Ｃｒ等）１１で共通接続されて
いる。

【０００４】ベース１は、金属からなり、電気的に独立
して設けられた複数のリード端子３１，３２，３３が、
ベース１の透孔にガラスを介して気密かつ絶縁して封着
されている。そして、前記リード端子には、プリント配
線された絶縁基板５が設置されている。当該絶縁基板の
表裏面には、外部回路を構成するＦＥＴ６、抵抗等の電
子部品７、ならびに電極部が形成された支持体８，８が
搭載され、必要な接続がなされている。

【０００５】前記支持体８，８の上部には、導電性接合
材によって焦電素子９が電気的、機械的接合がなされて
いる。

【０００６】以上の各構成要素を封止するキャップ２
は、上部中央付近に赤外線入射窓が設けられ、この赤外
線入射窓の下方に、ある特定波長領域の赤外線のみを透
過させる光学フィルタ４が電気的機械的に取り付けられ
ている。この光学フィルタ４を取り付けることにより、
焦電素子が感度に波長依存性がなくても、所望の波長領
域をあらかじめ選択することができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の支持構造で
は、外部衝撃により、焦電素子の長辺方向の撓みが生
じ、焦電素子が振動することによって、振動ノイズが発
生するといった問題点があった。これは、長辺方向の撓
みが多く発生することに起因している。

【０００８】そこで、これらの問題点を防止する従来の
構成として考えられるのが、実開昭６１−１４４４４７
号公報、実開昭６１−１４４４４８号公報に開示されて
いるように、支持基板（本願では、絶縁基板）、あるい
はベースの上面に、導電性接合材を介して、焦電素子を
べた置き、固定する方法が提案されている。

【０００９】しかし、絶縁基板、あるいはベース上面
に、支持体を介さずにべた置きする構成では、絶縁基
板、あるいはベースとの接触面積が大きい状態で電気的
機械的に接合されているため、焦電素子の吸収熱量が導
電極以外の絶縁基板、あるいはベースへと逃げやすくな
る。その結果、赤外線の検出感度が悪くなるといった問
題点があった。

【００１０】そこで、本発明は、上記問題点を改善すべ
く、焦電素子の長辺方向の撓みをなくして振動ノイズを
防止するとともに、検出感度が低下することのない、よ
り信頼性の高い赤外線検出器を提供する事を目的とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】そのため、本発明の赤外
線検出器は、表面に赤外線を受光する受光用電極と、裏
面に前記受光電極に対応した裏面電極が形成された焦電
素子を、絶縁基板上面に、支持体により保持してなる赤
外線検出器において、前記支持体の一部、あるいは前記
支持体とは別支持体が、少なくとも前記焦電素子の短辺
方向両端部の中央部に配置され、前記焦電素子を保持し
てなることを特徴とする。

【００１２】また、電気的に独立して設けられた複数の
リードを有するベースと、当該ベースの上部には、プリ
ント配線された絶縁基板が有り、前記絶縁基板の上面に
は、長辺と短辺を有する矩形板からなり、受光用電極と
裏面電極が形成された焦電素子を、支持体を介して、当
該焦電素子の端部にて保持するとともに、赤外線を入射
させる窓が形成されたキャップにより、前記焦電素子を
被覆してなる赤外線検出器において、前記支持体の一
部、あるいは前記支持体とは別支持体が、少なくとも前
記焦電素子の短辺方向両端部の中央部に配置され、前記
焦電素子を保持してなることを特徴とする。

【００１３】上記構成により、支持体の一部、あるいは
別支持体が、前記焦電素子の短辺方向両端部の中央部に
配置され、前記焦電素子を保持しているため、焦電素子
の長辺方向の撓み変位が最大となる部分で固定される。
従って、焦電素子の長辺方向の撓みをなくして振動ノイ
ズを防止することができる。また、焦電素子を支持体で
保持しているので、焦電素子の吸収熱量が支持体以外の
絶縁基板、あるいはベースへと逃げにくくなる。従っ
て、べた置きする構成に比べて、赤外線の検出感度が低
下することがない。

【００１４】また、電気的に独立して設けられた複数の
リードを有するベースと、当該ベースの上部には、プリ
ント配線された絶縁基板が有り、前記絶縁基板の上面に
は、長辺と短辺を有する矩形板からなり、受光用電極と
裏面電極が形成された焦電素子を、２つの支持体を介し
て、当該焦電素子を端部にて保持するとともに、赤外線
を入射させる窓が形成されたキャップにより、前記焦電
素子を被覆してなる赤外線検出器において、前記２つの
支持体は、 長さ寸法が前記焦電素子の長辺側の寸法と同じか、そ
れ以上の寸法で形成された細長い棒状に形成されてい
る、 少なくとも前記焦電素子の短辺方向両端部を保持す
る、 少なくとも前記焦電素子の長辺の全長に跨って配置さ
れる、 以上を特徴としてなる。

【００１５】上記構成により、２つの細長い棒状の支持
体が焦電素子の短辺方向両端部で保持されているため、
当該支持体が焦電素子の長辺に延在した補強材となる。
さらに、当該支持体は、その長さ寸法が前記焦電素子の
長辺側の寸法と同じか、それ以上の寸法で形成されてお
り、焦電素子の長辺の全長に跨ってに配置されているた
め、焦電素子の長辺全長を確実に保持することができ
る。しかも焦電素子の長辺方向の撓み変位を生じさせな
い。従って、焦電素子の長辺方向の撓みをなくして振動
ノイズを防止することができる。また、焦電素子を支持
体で保持しているので、焦電素子の吸収熱量が支持体の
電極部以外の絶縁基板、あるいはベースへと逃げにくく
なる。従って、べた置きする構成に比べて、赤外線の検
出感度が低下することがない。

【００１６】

【発明の実施形態】第１の実施形態 本発明の第１の実施形態について、図面を参照にして説
明する。図１は、本発明の第１の実施形態を示す分解斜
視図であり、図２は図１のキャップを封止する前の平面
図である。なお、従来例と同様の部分については同番号
を付した。

【００１７】焦電素子９は、チタン酸鉛系の焦電性を有
するセラミックや単結晶からなり、長辺と短辺を有する
矩形形状に切断加工され、板厚方向に分極処理が施され
ている。この焦電素子９は、一般的にデュアルタイプと
呼ばれるもので、例えば、次のような電極構成である。
表面には、所定の間隔に蒸着等の手段により、受光用の
金属膜電極（ＣｒあるいはＮｉ−Ｃｒ等）１０Ａ，１０
Ｂが設けられており、裏面には、金属膜電極（Ｃｒ、Ａ
ｇ、Ｎｉ−Ｃｒ等）１２Ａ，１２Ｂが設けられている。
そして、受光用の電極１０Ａ，１０Ｂは連結電極（Ｃｒ
あるいはＮｉ−Ｃｒ等）１１で共通接続されている。

【００１８】ベース１は、金属からなり、電気的に独立
して設けられた複数のリード端子３１，３２，３３が、
ベース１の透孔にガラスを介して気密かつ絶縁して封着
されている。なお、リード端子３３はアース用のためベ
ース１の透孔に気密かつ導通して植設されいる。そし
て、前記リード端子には、プリント配線された絶縁基板
（セラミック、ガラスエポキシ等）５が設置されてい
る。当該絶縁基板の表裏面には、外部回路を構成するＦ
ＥＴ６、抵抗等の他の電子部品７、ならびに支持体８１
Ａ，８２Ａが搭載され、必要な接続がなされている。

【００１９】支持体８１Ａ，８２Ａは、四角柱の絶縁物
からなり、長さ方向の中央部に絶縁エリアを残して、そ
の両端部分に電極部８１１Ａ，８１２Ａ，８２１Ａ，８
２２Ａ（Ｃｒ、Ａｇ、Ｎｉ−Ｃｒ等）が形成されてい
る。そして、支持体８１Ａ，８２Ａの長さ寸法は、前記
焦電素子９より若干長い寸法で形成されている。また、
前記支持体の材質として、断熱性の高い材質がよく、好
ましくは、樹脂やセラミック等を用いることにより、よ
り一層、熱インピーダンスが大きくとれる。さらに、支
持体の材質として、セラミックを用いた場合、予め、前
記絶縁基板（セラミック製に限る）５と一体成形する事
も可能となり、製造の効率化、簡略化がはかれる。

【００２０】前記支持体８１Ａ，８２Ａの上部には、導
電性接合材（図示せず）によって焦電素子９が搭載され
ており、前記支持体８１Ａ，８２Ａが、前記焦電素子の
短辺方向両端部を保持し、当該支持体が、少なくとも前
記焦電素子の長辺の全長に跨って配置されている。そし
て、当該焦電素子の裏面電極１２Ａと支持体８１Ａの電
極部８１１Ａ、支持体８２Ａの電極部８２１Ａが電気的
機械的に接続され、当該焦電素子の裏面電極１２Ｂと支
持体８１Ａの電極部８１２Ａ、支持体８２Ａの電極部８
２２Ａが電気的機械的に接続されている。

【００２１】以上の各構成要素を封止するキャップ２
は、上部中央付近に赤外線入射窓２１が設けられ、この
赤外線入射窓の下方に、ある特定波長領域の赤外線のみ
を透過させる光学フィルタ４が電気的機械的に取り付け
られている。この光学フィルタ４を取り付けることによ
り、焦電素子が感度に波長依存性がなくても、所望の波
長領域をあらかじめ選択することができる。

【００２２】なお、本発明の第１の実施形態では、横た
わった四角柱状支持体を用いたが、三角柱、五角柱等の
多角柱、あるいは円柱、楕円柱、半円柱等の曲柱を用い
ても特に問題はない。また、本発明の第１の実施形態で
は、前記支持体８１Ａ，８２Ａのどちらにも電極部を形
成したが、一方の支持体のみに電極部を形成して、電気
的機械的保持を行い、他方の支持体は機械的保持のみを
行ってもよい。

【００２３】第２の実施形態 次に、本発明の第２の実施形態について、図面を参照に
して説明する。図３は、本発明の第２の実施形態を示す
分解斜視図である。本発明の第１の実施形態と同様の部
分については同番号を付すとともに説明の一部を割愛し
た。

【００２４】支持体８１Ｂは、モールド樹脂により一体
成形されたものであり、焦電素子の板形状に対応して、
四角環状に形成されている。中央に穴部８１１Ｂが形成
され、前記焦電素子を保持する支持部としての段差部８
１２Ｂ，８１３Ｂ，８１４Ｂ，８１５Ｂが形成されてい
る。また、前記段差部８１２Ｂ，８１３Ｂには、電極部
８１２１Ｂ，８１３１Ｂが形成されている。

【００２５】前記支持体８１Ｂの上部には、焦電素子９
が搭載され、前記段差部８１２Ｂ，８１３Ｂが、前記焦
電素子の長辺方向両端部を、導電性接合材（図示せず）
を介して、電気的機械的に保持し、前記段差部８１４
Ｂ，８１５Ｂが、前記焦電素子の短辺方向両端部の中央
部分を機械的に保持している。なお、前記段差部８１４
Ｂ，８１５Ｂの上部に、絶縁性の接合材を介在させても
よい。そして、前記焦電素子の裏面電極１２Ａと段差部
８１２Ｂの電極部８１２１Ｂ、前記焦電素子の裏面電極
１２Ｂと段差部８１３Ｂの電極部８１３１Ｂとが電気的
に接続されている。

【００２６】なお、本発明の第２の実施形態では、図示
されたような各段差部形状に限るものでなく、他の形状
により、面状保持、あるいは線状保持、あるいは点状保
持、あるいはこれらの組合せによる保持も可能である。
また、本発明の第２の実施形態では、一つの支持体に、
支持部としての段差部が一体成形されており、焦電素子
の板形状に対応して形成されているため、当該支持体を
絶縁基板へ配置する際の位置決め、焦電素子を当該支持
体へ配置する際の位置決め等が極めて容易に行え、製造
の効率化、簡略化がはかれる。

【００２７】他の実施形態 上記第１，第２の実施形態以外に、本願発明が適用でき
るものを図４を参照にして説明する。図４（ａ）〜
（ｉ）は、本発明の他の実施形態を示す支持体の平面図
である。なお、図中の点線部分は焦電素子９を示し、８
１Ｃ〜８９Ｃは各実施形態の支持体を示す。そして、図
中の各支持体のうち、少なくとも斜線部分により、焦電
素子の短辺方向両端部の中央部を保持されているため、
焦電素子の長辺の撓みをなくし、振動ノイズを防止する
ことができる。

【００２８】なお、本発明の実施形態では、デュアルタ
イプ（２素子型）の赤外線検出器を例にしたが、ツイン
デュアルタイプ（４素子型）、シングルタイプ（１素子
型）、あるいはアレータイプ（多素子型）の赤外線検出
器にも適用できることは言うまでもない。

【００２９】

【発明の効果】本発明により、赤外線の検出感度を低下
させることなく、焦電素子の長辺方向の撓みをなくして
振動ノイズを防止することができる。従って、外部衝撃
に対して電気的特性が低下することのない、より信頼性
の高い赤外線検出器が得られる。

【００３０】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す分解斜視図。

【図２】図１の平面図。

【図３】本発明の第２の実施例を示す分解斜視図。

【図４】本発明の他の実施例を示す斜視図である。

【図５】従来の実施例を示す透視正面図である。

【図６】図５の平面図である。

【符号の説明】

１・・・ベース ２・・・キャップ ２１・・・窓 ３１，３２，３３・・・リード端子 ４・・・フィルタ ５・・・絶縁基板 ６・・・ＦＥＴ ７・・・他の電子部品 ８，８１Ａ，８２Ａ，８１Ｂ，８１Ｃ〜８９Ｃ，・・・
支持体 ９・・・焦電素子 １０Ａ，１０Ｂ・・・受光電極 １１・・・連結電極 １２Ａ，１２Ｂ・・・裏面電極

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面に赤外線を受光する受光用電極と、
   裏面に前記受光電極に対応した裏面電極が形成された焦
   電素子を、絶縁基板上面に、支持体により保持してなる
   赤外線検出器において、 前記支持体の一部、あるいは前記支持体とは別支持体
   が、少なくとも前記焦電素子の短辺方向両端部の中央部
   に配置され、前記焦電素子を保持してなることを特徴と
   する赤外線検出器。
2. 【請求項２】 電気的に独立して設けられた複数のリー
   ドを有するベースと、当該ベースの上部には、プリント
   配線された絶縁基板が有り、前記絶縁基板の上面には、
   長辺と短辺を有する矩形板からなり、受光用電極と裏面
   電極が形成された焦電素子を、支持体を介して、当該焦
   電素子の端部にて保持するとともに、赤外線を入射させ
   る窓が形成されたキャップにより、前記焦電素子を被覆
   してなる赤外線検出器において、 前記支持体の一部、あるいは前記支持体とは別支持体
   が、少なくとも前記焦電素子の短辺方向両端部の中央部
   に配置され、前記焦電素子を保持してなることを特徴と
   する赤外線検出器。
3. 【請求項３】 電気的に独立して設けられた複数のリー
   ドを有するベースと、当該ベースの上部には、プリント
   配線された絶縁基板が有り、前記絶縁基板の上面には、
   長辺と短辺を有する矩形板からなり、受光用電極と裏面
   電極が形成された焦電素子を、２つの支持体を介して、
   当該焦電素子を端部にて保持するとともに、赤外線を入
   射させる窓が形成されたキャップにより、前記焦電素子
   を被覆してなる赤外線検出器において、 前記２つの支持体は、 長さ寸法が前記焦電素子の長辺側の寸法と同じか、そ
   れ以上の寸法で形成された細長い棒状に形成されてい
   る、 少なくとも前記焦電素子の短辺方向両端部を保持す
   る、 少なくとも前記焦電素子の長辺の全長に跨って配置さ
   れる、 以上を特徴としてなる赤外線検出器。