JP2001066185A - 焦電型赤外線センサ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 焦電素子の熱容量を小さくし、高感度の焦
電型赤外線センサを得ようとするものである。 【解決手段】 焦電素子の表裏面全面にそれぞれ表面電
極と裏面電極を形成し、分極後前記焦電素子を分割して
複数個の独立した焦電素子を形成し、前記分割された焦
電素子を基板に直接搭載して焦電型赤外線センサを構成
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は焦電型赤外線センサ
及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】焦電型赤外線センサは、焦電素子が赤外
線を吸収して温度が上昇したり、赤外線の入射量が減少
して温度が低下したときにその温度変化量と焦電素子の
焦電係数の積に比例した電荷が発生する現象を利用した
ものである。

【０００３】図１（ａ）は焦電型赤外線センサの側面図
であり、（ｂ）は図１（ａ）の上面透視図である。焦電
素子１は基板３に設置された支持台２に搭載され、焦電
型赤外線センサを構成している。焦電素子１には表面電
極４ａ、５ａが形成されており、これらは電気的に互い
に接続されている。焦電素子１の裏面には表面電極４
ａ、５ａとそれぞれ対をなす裏面電極４ｂ、５ｂが互い
に絶縁された状態で形成されており、４ｃ、５ｃは裏面
電極４ｂ、５ｂの引出電極で、導電性接着剤（不図示）
を介して支持台２と接続されている。焦電素子１の表裏
面の電極形成は、電極を複数配置する場合においても１
枚の焦電素子の表裏面に蒸着またはスパッタ等の方法で
形成している。上記した焦電型赤外線センサは一般にデ
ュアルタイプと呼ばれるもので、分極方向の異なる焦電
素子を直列に接続しており、これにより周囲の温度変
化、振動等によるノイズを相殺することができ、誤動作
の少ない焦電型赤外線センサを実現したものである。

【０００４】焦電型赤外線センサは、赤外線の入射量の
変化に比例して発生する電荷の発生効率を高めるために
焦電素子の熱容量を小さくする必要がり、従来、その手
段として焦電素子の薄型化が一般的に用いられている方
法である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述のデュアルタイプ
の如く１枚の焦電素子に複数の電極を配置した場合、赤
外線がそのうちのある１つの電極に入射し温度上昇があ
ったとき、その熱は焦電素子の電極の形成されていない
部分を伝導して隣接する電極の温度をも上昇させてしま
う。これにより正確な赤外線検出が困難となり誤動作を
招くおそれがある。

【０００６】焦電素子は導電性の物質を介して基板に設
けられた支持台等に接続されているが、その場合も、発
生した熱は焦電素子と支持台の接触部分から外部に拡散
してしまい感度の低下となる。

【０００７】焦電素子には複数の電極が形成されるが焦
電素子全面に形成されることはなく電極のない部分を多
く持つ。この部分は本来必要とされない部分であり、な
くても良い。この部分があるために焦電素子の熱容量を
大きくしている要因となっている。

【０００８】焦電素子の熱容量を小さくするために素子
の薄型化が行われてきたが、製造上の取扱い、薄型加工
の難易度を考えると５０ミクロンが限界となる。よっ
て、素子の薄型化により熱容量を小さくし、感度を向上
させるには自ずと限界が見えている。本発明は、焦電素
子の熱容量を薄型化のみに頼ることなく小さくし、高感
度の焦電型赤外線センサを得ようとするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】焦電素子の表裏面全面に
それぞれ表面電極と裏面電極を形成し、分極後前記焦電
素子を分割して複数個の独立した焦電素子を形成し、前
記分割された焦電素子を直接基板に搭載して焦電型赤外
線センサを構成する。

【００１０】前記焦電素子を搭載する基板には、焦電素
子の搭載部に貫通穴または座繰りを設けた焦電型赤外線
センサとする。

【００１１】前記焦電素子の基板への搭載は、矩形状の
焦電素子の４隅を基板と固定し、焦電素子の他の部分
は、基板とは接触しないように搭載した焦電型赤外線セ
ンサとする。

【００１２】焦電素子の表裏面全面にそれぞれ表面電極
と裏面電極を形成する工程と、前記焦電素子を分極する
工程と、分極後、前記焦電素子を複数個に分割する工程
と、複数個に分割された焦電素子を基板に搭載し、導電
性接着剤で基板パターンと接続する工程とを有する焦電
型赤外線センサの製造方法。

【００１３】

【発明の実施の形態】図２は本発明の一実施形態で、焦
電型赤外線センサの斜視図である。図３は本発明の焦電
型赤外線センサのベース基板を示す斜視図である。図４
は図２のＡ−Ａ断面図である。６ａ、６ｂは焦電素子
で、その表裏面全面に電極（不図示）が形成されてお
り、例えば表面電極はニッケル・クロムを蒸着法又はス
パッタ法により形成し、裏面電極は銀を蒸着法又はスパ
ッタ法により形成したものである。

【００１４】７は焦電素子６ａ、６ｂを搭載するベース
基板である。ベース基板７には貫通穴７ｃが設けられて
いる。図３中の点線は焦電素子６ａ、６ｂを搭載する位
置を示すもので、焦電素子６ａ、６ｂが貫通穴７ｃを覆
うようにして搭載されている。このとき焦電素子６ａ、
６ｂの一辺とそれに平行な他の一辺の二辺のみが基板と
接触している。前記貫通穴７ｃは焦電素子６ａ、６ｂと
ベース基板７の接触面積を小さくするために設けらたも
のである。本発明の一実施例に係わる図２、図３、図４
においては貫通穴を設けたものであるが、座繰りで構成
してもも良い。

【００１５】焦電素子６ａ、６ｂはベース基板７の焦電
素子６ａ、６ｂ搭載位置７ａ、７ｂに合わせて搭載され
ると共に裏面電極（不図示）は導電性接着剤で基板上の
パターン８ａ、８ｂと導通を取りながら固着される。９
は導電ペーストで、焦電素子６ａ、６ｂの図示しない表
面電極同士の導通を取るものであり、８ｃは導電ペース
ト９により焦電素子６ａ、６ｂの表面電極と裏面電極が
導通してしまうのを防ぐために設けられたレジスト層で
ある。前記構成でいわゆるデュアルタイプの焦電型赤外
線センサを構成している。

【００１６】焦電素子６ａ、６ｂはその全面に電極を有
しそれぞれが独立しており、同一素子上に電極を複数設
けたものではないので、熱が焦電素子の電極のない部分
を伝導して隣接する電極の温度を上昇させてしまうこと
がなくなる。また、焦電素子を貫通穴または座繰りを有
する基板に直接固定することにより焦電素子と基板とは
限られた狭い接触面積で導通を取ることになる。したが
って熱移動は、その部分でわずかに起こるのみなので、
焦電素子から外部への熱移動は小さくなる。

【００１７】次に本発明の別の実施形態を説明する。図
５は本発明の第２実施形態で焦電型赤外線センサの一部
上面図である。

【００１８】１０はベース基板で、１０ａは基板に設け
られた貫通穴である。１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ
は貫通穴１０ａの４隅に位置する角部である。図５中に
示す点線は焦電素子の搭載位置（外形状）を示すもので
ある。焦電素子（不図示）は前記搭載位置に搭載される
が、この時、基板と直接接触して固定される位置は、前
記した角部１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの４箇所と
なる。焦電素子側においては矩形状の焦電素子の４隅の
みが基板と接触することになる。

【００１９】前記基板には焦電素子の４隅のみが固定さ
れ、焦電素子と基板とは限られた狭い接触面積で導通を
取ることになる。よって、素子から外部への熱移動は小
さくできる。また、基板の貫通穴を座繰りとしても同様
の効果が得られる。

【００２０】図６は本発明の第３実施形態で焦電型赤外
線センサの一部上面図である。

【００２１】１２はベース基板で、１２ａは基板に設け
られた円形の貫通穴である。図６中の点線は焦電素子の
搭載位置（外形状）を示すものである。焦電素子（不図
示）は前記搭載位置に搭載されるが、この時、基板と直
接接触して固定される位置は、基板の接触部１３ａ、１
３ｂ、１３ｃ、１３ｄの４箇所となる。焦電素子側にお
いては矩形状の焦電素子の４隅のみが基板と接触するこ
とになる。

【００２２】図５で説明した本発明の第２実施形態同様
貫通穴を有する基板に焦電素子の４隅のみを固定するこ
とにより焦電素子と基板とは限られた狭い接触面積で導
通を取ることとなり、素子から外部への熱移動を小さく
できる。また、円形の貫通穴は座繰りでも良い。

【００２３】図５、図６に示す構成で複数の焦電素子を
同一基板上に配置してそれぞれの導通を取ることによ
り、デュアルタイプの焦電型赤外線センサはもちろん、
クワッドタイプの焦電型赤外線センサも容易に構成でき
る。

【００２４】図７は焦電型赤外線センサの製造方法を説
明する図で、（ａ）は焦電素子に電極を形成する工程を
示す図、（ｂ）は分割工程を示す図、（ｃ）分割後形成
された焦電素子を示す図である。焦電素子１４の表裏面
全面にはそれぞれ表面電極と裏面電極が形成される。電
極形成は蒸着法若しくはスパッタ法で行い、例えば表面
電極はニッケル・クロム、裏面電極は銀等で形成する。
次に前記電極の形成された焦電素子１４を分極する。分
極後、前記焦電素子１４を複数個に分割し、複数個の独
立した焦電素子１４ａを一括して製造する。分割はレー
ザーカッター等を用いて容易に行うことができる。複数
個に分割された焦電素子１４ａは０．８ｍｍ角程度のも
ので、図２、図４で説明した焦電素子６ａ、６ｂに相当
するものである。前記複数個に分割された焦電素子１４
ａを基板に搭載し、導電性接着剤で基板パターンと接続
し、焦電型赤外線センサを完成する。

【００２５】

【発明の効果】焦電素子の表裏面全面に電極を有しそれ
ぞれが独立しているので、熱が伝導して隣接する電極の
温度を上昇させてしまうことがなくなり、高感度の焦電
型赤外線センサが得られる。

【００２６】貫通穴又は座繰りを有する基板に直接接続
することにより焦電素子と基板とは限られた狭い接触面
積で導通を取ることになる。よってその部分からしか熱
移動しないので素子から外部への熱移動を少なくするこ
とができ、高感度の焦電型赤外線センサが得られる。

【００２７】表面電極と裏面電極を形成し分極後、前記
焦電素子を複数個に分割することにより焦電型赤外線セ
ンサの生産性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は焦電型赤外線センサの側面断面図であ
り、（ｂ）は（ａ）の上面透視図

【図２】本発明の一実施形態で、焦電型赤外線センサの
斜視図

【図３】本発明の焦電型赤外線センサのベース基板を示
す斜視図

【図４】図２のＡ−Ａ断面図

【図５】本発明の第２実施形態で焦電型赤外線センサの
一部上面図

【図６】本発明の第３実施形態で焦電型赤外線センサの
一部上面図

【図７】焦電型赤外線センサの製造方法を説明する図
で、（ａ）は焦電素子に電極を形成する工程を示す図、
（ｂ）は分割工程を示す図、（ｃ）は分割後形成された
焦電素子を示す図

【符号の説明】

１ 焦電素子 ２ 支持台 ３ 基板 ４ａ 表面電極 ４ｂ 裏面電極 ５ａ 表面電極 ５ｂ 裏面電極 ６ａ 焦電素子 ６ｂ 焦電素子 ７ ベース基板 ７ａ 搭載位置 ７ｂ 搭載位置 ８ａ パターン ８ｂ パターン ８ｃ レジスト層 ９ 導電ペースト １０ ベース基板 １０ａ 貫通穴 １１ａ 角部 １１ｂ 角部 １１ｃ 角部 １１ｄ 角部 １２ ベース基板 １２ａ 円形状の貫通穴 １３ａ 接触部 １３ｂ 接触部 １３ｃ 接触部 １３ｄ 接触部 １４ 焦電素子 １４ａ 分割された焦電素子

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】焦電素子の表裏面全面にそれぞれ表面電極
   と裏面電極を形成し、分極後前記焦電素子を分割して複
   数個の独立した矩形状の焦電素子を形成し、前記分割さ
   れた焦電素子を直接基板に搭載して成ることを特徴とす
   る焦電型赤外線センサ。
2. 【請求項２】前記焦電素子を搭載する基板には、焦電素
   子の搭載部に貫通穴または座繰りが設けられていること
   を特徴とする請求項１記載の焦電型赤外線センサ。
3. 【請求項３】前記焦電素子の基板への搭載は、矩形状の
   焦電素子の４隅を基板と固定し、焦電素子の他の部分
   は、基板とは接触しないように搭載されることを特徴と
   する請求項２記載の焦電型赤外線センサ。
4. 【請求項４】少なくとも焦電素子の表裏面全面にそれぞ
   れ表面電極と裏面電極を形成する工程と、前記焦電素子
   を分極する工程と、分極後、前記焦電素子を複数個に分
   割する工程と、複数個に分割された焦電素子を基板に搭
   載し、導電性接着剤で基板パターンと接続する工程とを
   有することを特徴とする焦電型赤外線センサの製造方
   法。