JP2002071456A - 赤外線検出器、および赤外線検出器の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 素子が傾いて搭載されることを抑制し、対外
乱光特性の悪化による検出誤動作をなくし、感度ばらつ
きが生じない。 【解決手段】 リード３１、３２を有するベース１と、
前記ベースの上部に配置され配線パターンＨの形成され
た絶縁基板５と、前記絶縁基板の配線パターンの上面に
支持体８１Ａ、８２Ａを介して保持される焦電素子９
と、赤外線を入射させる窓２１が形成されたキャップ２
とを具備してなる赤外線検出器において、前記支持体
は、前記配線パターンの焼成温度より高い溶融温度で、
固形の金属線材からなり、当該支持体の下面と側面の一
部が前記配線パターンに埋設されている状態で電気的機
械的に固着されてなる。

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
支持体の構造、および赤外線検出器の製造方法に関する
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４は従来例を示す断面図を示す。

【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、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，１０Ｂが設けられてお
り、裏面には、金属膜電極（Ｃｒ、Ａｇ、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（図
示せず）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、配線パターンが形成された絶縁基板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
されたセラミック材料からなる支持体８，８が前記配線
パターンＨに搭載され、導電性接合材Ｄにより、必要な
接続がなされている。なお、前記支持体の絶縁基板への
取り付けは、次のように５工程で行われる。前記絶縁基
板の配線パターンはスクリーン印刷によりペースト状の
配線パターンを塗布する（工程１）。前記塗布された配
線パターン焼き付けられる（工程２）。前記配線パター
ンに導電性接合材を塗布する（工程３）。前記配線パタ
ーン上部に支持体を位置決め、搭載する（工程４）。前
記導電性接合材を硬化する（工程５）。

【０００５】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。

【０００６】そして、前記支持体８，８の上部に、導電
性接合材Ｄによって焦電素子９が電気的、機械的接合が
なされ、前記ベース１の上に前記キャップ２を被せ、気
密封止することで赤外線検出器の完成となる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
赤外線検出器では、絶縁基板の配線パターンと支持体と
が導電性接合材を介して、電気的機械的に接合されてい
る。この場合、配線パターンの厚みばらつきに加えて、
導電性接合材の塗布厚み（塗布量）にもばらつきが生じ
やすいといった問題点があった。

【０００８】また、セラミック材料からなる支持体を使
用する場合、支持体を成型する高さに制約があるため、
一般的に研磨によりさらに高さ調整し、切断して所定の
大きさにする必要があった。この研磨の精度により支持
体の高さが決定されるが、支持体の厚みばらつき、支持
体の傾きが生じやすいのは否めなかった。さらに、前記
切断による寸法のばらつきが支持体の配線パターンの位
置ばらつきの原因となっていた。

【０００９】このため、支持体の高さにばらつきが生
じ、焦電素子が傾いた状態で搭載され、その結果、対外
乱光特性が悪くなり、赤外線検出器の誤動作の原因とな
ることがあった。また、前記傾きが原因で、焦電素子と
支持体との電気的な接触領域が左右の支持体によって面
積が異なった状態で搭載されることがあり、一方の支持
体と受光電極との熱伝導率と他方の支持体と受光電極と
の熱伝導率とに違いが生じることがあった。特に、デュ
アルタイプの焦電素子では、左右の焦電素子間で感度に
ばらつきが生じたり、温度変化による単発ノイズが生じ
たりすることがあった。

【００１０】また、前記支持体の絶縁基板への取り付け
工程について、工程の増加と製造ライン設備の増加を招
き、製造効率の低下と製造コストの増大させる原因とな
っていた。

【００１１】本発明は、素子が傾いて搭載されることを
抑制し、対外乱光特性の悪化による検出誤動作をなく
し、感度ばらつきが生じ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。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の赤外線検出器
は、複数のリードを有するベースと、前記ベースの上部
に配置され配線パターンの形成された絶縁基板と、前記
絶縁基板の配線パターンの上面に支持体を介して保持さ
れる焦電素子と、赤外線を入射させる窓が形成されたキ
ャップとを具備してなる赤外線検出器において、前記支
持体は、前記配線パターンの焼成温度より高い溶融温度
で、固形の金属線材からなり、当該支持体の下面と側面
の一部が前記配線パターンに埋設されている状態で電気
的機械的に固着されてなることを特徴とする。

【００１３】上記構成により、支持体は配線パターンの
焼成温度より高い溶融温度で、固形の金属線材からな
り、当該支持体の下面と側面の一部が前記配線パターン
に埋設されているため、前記支持体は、導電性接合材を
用いることなく絶縁基板の配線パターンと一体的に
焼き付けることができ、前記導電性接合材の塗布ばらつ
きに起因していた支持体の高さのばらつきが飛躍的に抑
えられる。従って、焦電素子が傾いた状態で絶縁基板に
搭載されることがなくなり、対外乱特性を低下させるこ
とがない。また、前記支持体と配線パターンとの接合面
を増加させ、支持体の取付強度も飛躍的に向上する。

【００１４】さらに、固形の金属線材を支持体として採
用することで、ダイスを用いて線材に加工することが可
能となり、研磨に比べて、より厚みのばらつきや形状の
ばらつきが少ない精度の高い材料とできる。従って、支
持体自身の高さばらつきによって焦電素子が傾いた状態
で絶縁基板に搭載されることがなくなり、対外乱特性を
低下させることがない。さらに、電気的機械的な接触領
域も安定したものとなり、焦電素子と絶縁基板間の熱イ
ンピーダンスを大きくして赤外線の検出感度を向上させ
るとともに感度ばらつきが生じない。

【００１５】また、前記支持体は、固形のニッケル線材
からなることを特徴とする。

【００１６】上記構成により、上述の作用効果に加え
て、コスト的に比較的安価で、耐熱性の高いものとなり
（例えば、純ニッケルの場合、１４５５℃の溶融温
度）、配線パターン（例えば、銀ペーストの場合、６０
０℃の焼成温度）と同時に焼き付けることが可能とな
る。

【００１７】また、複数のリードを有するベースと、前
記ベースの上部に配置され配線パターンの形成された絶
縁基板と、前記絶縁基板の配線パターンの上面に支持体
を介して保持される焦電素子と、赤外線を入射させる窓
が形成されたキャップとを具備してなる赤外線検出器の
製造方法であって、セラミックグリーンシートを焼成し
て所定形状の絶縁基板を得る第１の工程と、前記絶縁基
板にペースト状の配線パターンを印刷形成する第２の工
程と、前記印刷形成された配線パターン上面に、前記配
線パターンの焼成温度より高い溶融温度で、固形の金属
線材からなる支持体を搭載する第３の工程と、前記支持
体が搭載され、乾燥した配線パターンを一体焼成してな
る第４の工程とからなることを特徴とする。

【００１８】上記製造方法により、焼成された絶縁基板
に配線パターンを印刷形成し、前記配線パターンの焼成
温度より高い溶融温度で、固形の金属線材からなる支持
体を搭載することで、配線パターンの導電物質やガラス
等が前記支持体の接合材としても機能する。このため、
別途絶縁基板への導電性接合材を塗布する必要がなくな
り、支持体と絶縁基板の固定における導電性接合材の塗
布工程、硬化する工程等を割愛し、工程の簡略化と製造
コストの抑制が可能となる。

【００１９】また、焼成された絶縁基板に印刷形成した
配線パターンと、前記配線パターンの焼成温度より高い
溶融温度で、固形の金属線材からなる支持体とを一体的
に焼き付けることで、より焼成温度の高い絶縁基板のみ
を先に形成した後に、より溶融温度の低い固形の金属線
材とこの溶融温度より低い焼成温度に設定された前記配
線パターンの同時焼成が行える。このため、配線パター
ンの形成と支持体の絶縁基板への取り付けが同時に行わ
れ極めて容易かつ効率的に製造できる。

【００２０】

【発明の実施形態】本発明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の組み立てた状態
の断面図であり、図３は図２の一部拡大した断面図であ
る。なお、従来例と同様の部分については同番号を付し
た。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】そして、前記リード端子には、銀等の配線
パターンＨが印刷形成された絶縁基板（アルミナセラミ
ック等）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ＦＥＴ６、抵抗等の他の電子部
品７、ならびに支持体８１Ａ，８２Ａが搭載され、必要
な接続がなされている。

【００２４】支持体８１Ａ，８２Ａは、例えば四角柱の
固形ニッケル線材からなり、予め、前記絶縁基板５の配
線パターンＨと同時に焼き付けることで、前記絶縁基板
に機械的に取り付けられ、前記配線パターンに電気的に
接続されるため、製造の効率化、簡略化がはかれる。そ
して、図３に示すように、支持体の下面と側面の一部が
前記配線パターンに埋設されている。なお、固形ニッケ
ル線材としては、四角柱に限らず、三角柱等の他の多角
柱、円柱等の曲率柱でもよい。

【００２５】前記支持体８１Ａ，８２Ａの上部には、導
電性接合材Ｄによって焦電素子９が搭載されており、前
記焦電素子の裏面電極１２Ａと支持体８１Ａ、前記焦電
素子の裏面電極１２Ｂと支持体８２Ａが各々電気的機械
的に接続されている。

【００２６】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。

【００２７】次に、上述の焦電型赤外線検出器の絶縁基
板と支持体の製造方法について説明する。 （ａ）セラミック原料であるアルミナセラミック粉体と
有機バインダーを混合し、シート状に成形することによ
り、グリーンシートを作製する。そして、当該グリーン
シートに、リード端子挿入用の貫通孔等を形成し、約１
５００℃にて焼成することで絶縁基板を得る。 （ｂ）前記絶縁基板の表裏面に、例えば、銀等の金属微
粉末とガラスを混合し、ペースト状にした配線パターン
をスクリーン印刷法により塗布形成する。 （ｃ）前記絶縁基板の乾燥前の配線パターン上面に、固
形のニッケルからなる四角柱の支持体を搭載する。 （ｄ）前記支持体が搭載された絶縁基板の前記配線パタ
ーンを乾燥させ、還元雰囲気中（例えば加湿水素または
加湿フォーミングガス中のテレフンケン法）で約６００
℃にて一体焼成する。以上により、配線パターンが前記
絶縁基板に形成されるとともに、前記支持体は前記絶縁
基板に機械的に取り付けられ、前記配線パターンに電気
的に接続される。

【００２８】上記配線パターンと支持体の一体焼成する
工程では、還元雰囲気中の焼成としたことで、配線パタ
ーンや支持体に使われる金属材料が焼成によって酸化す
るのを抑制する。このため、配線パターンや支持体の酸
化による導電性能の著しい低下をなくすことができる。

【００２９】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。また、支持体の材料として、ニッケ
ルの線材を例にしたが、配線パターンと同時に焼き付け
ることができる耐熱性の高い金属（ニクロム、銅、銀、
金、白金、パラジウム等）であればどのようなものでも
適用できる。また、配線パターンの材質として、銀を例
にしたが、銀パラジウム、金、白金等でも適用できる。

【００３０】

【発明の効果】本発明は、素子が傾いて搭載されること
を抑制し、対外乱光特性の悪化による検出誤動作をなく
し、感度ばらつきが生じないより信頼性の高い赤外線検
出器を提供する事ができる。

【００３１】本発明の特許請求項１により、支持体は配
線パターンの焼成温度より高い溶融温度で、固形の金属
線材からなり、当該支持体の下面と側面の一部が前記配
線パターンに埋設されているため、前記支持体は、導電
性接合材を用いることなく絶縁基板の配線パターンと一
体的に焼き付けることができ、前記導電性接合材の塗布
ばらつきに起因していた支持体の高さのばらつきが飛躍
的に抑えられる。従って、焦電素子が傾いた状態で絶縁
基板に搭載されることがなくなり、対外乱特性を低下さ
せることがない。また、前記支持体と配線パターンとの
接合面を増加させ、支持体の取付強度も飛躍的に向上す
る。

【００３２】さらに、固形の金属線材を支持体として採
用することで、ダイスを用いて線材に加工することが可
能となり、研磨に比べて、より厚みのばらつきや形状の
ばらつきが少ない精度の高い材料とできる。従って、支
持体自身の高さばらつきによって焦電素子が傾いた状態
で絶縁基板に搭載されることがなくなり、対外乱特性を
低下させることがない。さらに、電気的機械的な接触領
域も安定したものとなり、焦電素子と絶縁基板間の熱イ
ンピーダンスを大きくして赤外線の検出感度を向上させ
るとともに感度ばらつきが生じない。

【００３３】本発明の特許請求項２により、上述の作用
効果に加えて、コスト的に比較的安価で、耐熱性の高い
ものとなり（例えば、純ニッケルの場合、１４５５℃の
溶融温度）、配線パターン（例えば、銀ペーストの場
合、６００℃の焼成温度）と同時に焼き付けることが可
能となる。

【００３４】本発明の特許請求項３により、焼成された
絶縁基板に配線パターンを印刷形成し、前記配線パター
ンの焼成温度より高い溶融温度で、固形の金属線材から
なる支持体を搭載することで、配線パターンの導電物質
やガラス等が前記支持体の接合材としても機能する。こ
のため、別途絶縁基板への導電性接合材を塗布する必要
がなくなり、支持体と絶縁基板の固定における導電性接
合材の塗布工程、硬化する工程等を割愛し、工程の簡略
化と製造コストの抑制が可能となる。

【００３５】また、焼成された絶縁基板に印刷形成した
配線パターンと、前記配線パターンの焼成温度より高い
溶融温度で、固形の金属線材からなる支持体とを一体的
に焼き付けることで、より焼成温度の高い絶縁基板のみ
を先に形成した後に、より溶融温度の低い固形の金属線
材とこの溶融温度より低い焼成温度に設定された前記配
線パターンの同時焼成が行える。このため、配線パター
ンの形成と支持体の絶縁基板への取り付けが同時に行わ
れ極めて容易かつ効率的に製造できる。

【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の断面図。

【図３】図２の一部拡大した断面図。

【図４】従来の実施例を示す断面図。

【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・・・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

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１２年９月５日（２０００．９．５）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】発明の名称

【補正方法】変更

【補正内容】

【発明の名称】 赤外線検出器、および赤外線検出器
の製造方法

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G065 AB02 BA13 BA33 BA34 BA36 BA37 BB26 CA01 DA20 2G066 BA01 BA03 BA04 BA05 BA30 BA51 BA55 BB01 4M118 AA10 AB10 CA16 CB01 GC01 GC20 HA22 HA24 HA25

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のリードを有するベースと、前記ベ
   ースの上部に配置され配線パターンの形成された絶縁基
   板と、前記絶縁基板の配線パターンの上面に支持体を介
   して保持される焦電素子と、赤外線を入射させる窓が形
   成されたキャップとを具備してなる赤外線検出器におい
   て、 前記支持体は、前記配線パターンの焼成温度より高い溶
   融温度で、固形の金属線材からなり、当該支持体の下面
   と側面の一部が前記配線パターンに埋設されている状態
   で電気的機械的に固着されてなることを特徴とする赤外
   線検出器。
2. 【請求項２】 前記支持体は、固形のニッケル線材から
   なることを特徴とする特許請求項１記載の赤外線検出
   器。
3. 【請求項３】 複数のリードを有するベースと、前記ベ
   ースの上部に配置され配線パターンの形成された絶縁基
   板と、前記絶縁基板の配線パターンの上面に支持体を介
   して保持される焦電素子と、赤外線を入射させる窓が形
   成されたキャップとを具備してなる赤外線検出器の製造
   方法であって、 セラミックグリーンシートを焼成して所定形状の絶縁基
   板を得る第１の工程と、 前記絶縁基板にペースト状の配線パターンを印刷形成す
   る第２の工程と、 前記印刷形成された配線パターン上面に、前記配線パタ
   ーンの焼成温度より高い溶融温度で、固形の金属線材か
   らなる支持体を搭載する第３の工程と、 前記支持体が搭載され、乾燥した配線パターンを一体焼
   成してなる第４の工程とからなることを特徴とする赤外
   線検出器の製造方法。