JP2010169520A - 焦電型赤外線検出器 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の焦電型赤外線検出器に於いて、各部材の機械的、電気的接続は半田、導電性接着剤によって行われているが、各部材の熱膨張係数の違いから、環境温度変化時に各接続部にストレスが生じ、スパイクノイズを生じる恐れがあった。
【解決手段】焦電素子支持台、ＦＥＴ、抵抗、コンデンサ、ヘッダーは全てワイヤーボンディングにて電気的接続され、焦電素子と焦電素子支持台の電極形成部が硬度の低い導電性接着剤によって機械的、電気的に接続されているため、環境温度変化時に各部材の熱ストレスが分散され、スパイクノイズの発生が抑制される構造となっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、人体検知、照明器具に用いられる焦電型赤外線検出器に関する。

従来の焦電型赤外線検出器は、図２に示すように、赤外線を受光し、赤外線入射量の変化により電荷を生じる焦電素子４と、前記焦電素子４により生じた電荷を電圧に変換するＦＥＴ６及び抵抗７、外来ノイズ除去用の抵抗８及びコンデンサ９ａ、９ｂが、赤外線透過材３を具備した金属ＣＡＮ２と電気的接続を為すリード端子を具備したヘッダー１９によるシールドケースにハーメチックシールされた構造となっている。

前記焦電素子４、ＦＥＴ６及び抵抗７、外来ノイズ除去用の抵抗８及びコンデンサ９ａ、９ｂは内部配線された基板１４上に搭載されており、ヘッダー１９と前記基板１４は、前記ヘッダー１９のリード端子２０ａ、２０ｂ、２０ｃと前記基板１４に設けられた配線パターンを半田あるいは導電性接着剤により固定接続される方法が従来技術として知られている。

実用新案登録第３０８８５４６号

しかしながら、従来技術は前記ヘッダーのリード端子と前記基板と機械的、電気的接続を半田あるいは導電性接着剤により行い、前記基板上にＦＥＴ及び抵抗、コンデンサ、焦電素子支持台等を半田等により搭載しているため、環境温度変化により基板が熱膨張、熱収縮を生じた際、各部品と基板との膨張係数の違いから基板にストレスが加わり、支持台を通して前記焦電素子にストレスが発生し、スパイクノイズ等のノイズが生じる事があった。さらに、焦電型赤外線検出器は通常、信号処理用の外付け基板に半田付けにより実装されて使用される為、環境温度の変化によって前記外付け基板が熱膨張、あるいは熱収縮した際に、前記焦電型赤外線検出器ヘッダーのリード端子に応力が加わり、前記リード端子と半田あるいは導電性接着剤により固着された基板を介して、前記焦電素子にストレスが加わり、ノイズが発生する事実があった。

また、前記内部配線された基板上にＦＥＴ及び抵抗、コンデンサを実装する際に、半田塗布工程、リフロー工程、洗浄工程が必要となり、環境に与える負荷が大きいという問題があった。

さらに、焦電型赤外線検出器への印字において、インク捺印及びインクマーキングを行った場合、アルコール等により印字が消える可能性があった。一方、マーキングの方法としてレーザーマーキングがあり、レーザーによって金属表面に文字を彫り込む為に印字が消える恐れはないが、一般的なＦｅベースに、Ｎｉメッキ処理を行った前記金属ＣＡＮにおいては、レーザーマーキングを行う事で、下地の金属が露出してしまい、錆が発生してしまうという課題がある。

上記の課題を解決するために、内部配線した基板を廃止し、焦電素子支持台、ＦＥＴ及び抵抗、コンデンサを個別に前記ヘッダー上に接着固定し、電気的な接続を前記ヘッダーのベース、ヘッダーのリード端子、焦電素子支持台、ＦＥＴ及び抵抗、コンデンサの間でＡｕワイヤーによるワイヤーボンディングにて行い、前記焦電素子と、焦電素子支持台との機械的固定、電気的接続を硬度の低い導電性接着剤によって行う事を特徴としている。

また、金属ＣＡＮの材質が純Ｎｉである事を特徴としている。

本発明は前記ヘッダー上に直接、前記焦電素子支持台、ＦＥＴ及び抵抗、コンデンサを個別にエポキシ樹脂等の接着剤で固定し、各部品間の電気的結線をワイヤーボンディングで行い、前記焦電素子支持台上面に設けた電極と焦電素子との電気的接続を硬度の低い導電性接着剤にて行っているため、焦電素子に加わる外来からの衝撃及び温度変化による応力を緩和し、ノイズ出力を低減させる効果を奏する。

さらに、前記ヘッダーのベース上に前記焦電素子支持台、ＦＥＴ及び抵抗、コンデンサを搭載し、電気的結線をワイヤーボンディングにて行う為、半田塗布工程、リフロー工程、洗浄工程が不要となり、工程の削減、環境に対する負荷の低減を可能にする効果を奏する。

また、前記金属ＣＡＮの材質を純Ｎｉとすることで、錆防止の為のメッキを行う工程の削減、且つ錆の発生の懸念がなくなる為、レーザーマーキングによる印字が可能となる効果を奏する。

本発明の実施例１に係る焦電型赤外線検出器を示す分解外観図である。 従来の焦電型赤外線検出器を示す分解外観図である。 環境温度サイクルパターン（０．５℃／ｍｉｎ．及び２．０℃／ｍｉｎ．）の条件図である。 本発明の実施例１に係る焦電型赤外線検出器の温度特性試験のノイズ波形データである。 従来の焦電型赤外線検出器の温度特性試験のノイズ波形データである。

以下、本発明の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。

実施例１にかかる焦電型赤外線検出器について、図１を参照して詳細に説明する。

ヘッダー１６は、べース１７及びベース１６に設けられた３つの貫通孔に通されたリード端子１７ａ、１７ｂ、１７ｃにより形成されている。前記リード端子２のうちの２本１７ａ、１７ｂはガラス材等によってベース１６と絶縁された状態でベース１６に固着されており、残り１本のリード端子１７ｃはベース１６と電気的に接続された状態でベース１６に固定されている。前記ヘッダー１５への表面処理は、電気的接続をＡｕワイヤー２１にて接続する為、電解Ａｕメッキとなっている。ヘッダー１５のリード端子１７ａ、１７ｂ、１７ｃについても電解Ａｕメッキ処理されており、リード端子１７ａ、１７ｂ上部は平面状に形成されている為、Ａｕワイヤー２１によるワイヤーボンディングが可能である。尚、リード端子１７ａ、１７ｂ、１７ｃに電解Ａｕメッキ処理を行っている為、本焦電型赤外線検出器を外付け基板に実装する際の半田濡れ性も向上する構造となっている。

ヘッダーのベース１６上には、図１に示すように前記焦電素子支持台１０、前記焦電素子４により生じた電荷を電圧に変換するＦＥＴ６及び抵抗７、外来ノイズ除去用の抵抗８及びコンデンサ９ａ、９ｂが個別に、例えばエポキシ系接着剤によりに接着されている。前記焦電素子支持台１０の電極形成部１１ａ、１１ｂ、ＦＥＴ６のドレイン、ソース、ゲート電極、抵抗７、抵抗８、コンデンサ９ａ、９ｂ、ヘッダー１５のベース１６及びリード端子１７ａ、１７ｂの間の内部結線はＡｕワイヤー２１によるワイヤーボンディングによって行われている。

また、焦電型赤外線検出器の受光部となる焦電素子４には真空蒸着等の技術により、素子表面に受光電極５ａ、背面側には焦電素子４と配線基板を電気的に接続する為の配線電極５ｂが形成される。焦電素子支持台１０の上面１２ａ、１２ｂ上に、焦電素子４が導電性接着剤にて電極形成部１１ａ、１１ｂと電気的に接続された状態で接着固定されている。導電性接着剤には硬度の低いものが使われている。このようにして組み立てられた半完成品は、物体より発せられる赤外線を透過させるシリコン等の赤外線透過材３を具備した純Ｎｉ製のＣＡＮ１と溶接される。

このような方法で作られた焦電型赤外線検出器は、焦電素子４に加わる外来からの衝撃及び温度変化よる応力を緩和し、スパイクノイズ出力を低減させることが可能である。図４は本発明の焦電型赤外線検出器の図３の環境温度サイクルパターン（０．５℃／ｍｉｎ．及び２．０℃／ｍｉｎ．）下におけるアンプ増幅後（７２．５ｄB ａｔ １Ｈｚ）のノイズ出力波形の一例である。図５は従来の焦電型赤外線検出器の図３の環境温度サイクルパターン（０．５℃／ｍｉｎ．及び２．０℃／ｍｉｎ．）下におけるアンプ増幅後（７２．５ｄB ａｔ １Ｈｚ）のノイズ出力波形の一例である。図４に見られるように、本発明による焦電型赤外線検出器において、スパイクノイズの発生が低減されている。

また、内部配線をＡｕワイヤー２１によるワイヤーボンディングにて行う事で、マイグレーション発生の可能性を大幅に減らしている。

また、金属ＣＡＮ１の素材として純Ｎｉを使用しているため、メッキ処理工程が不要となり、且つ錆びの発生の懸念がないため、ＣＡＮ表面へのレーザーマーキング処理が可能である。

さらに、前記焦電素子４、ＦＥＴ６及び抵抗７、外来ノイズ除去用の抵抗８及びコンデンサ９ａ、９ｂを搭載する基板が不要であるため、半田塗布工程、リフロー工程、洗浄工程が必要なくなり、工程削減に伴うコストの削減及び環境に対する負荷の軽減が可能となる。

１ 純Ｎｉ製ＣＡＮケース
２ 金属ＣＡＮケース
３ 赤外線透過フィルタ材
４ 焦電素子
５ａ、５ｂ 赤外線受光電極
６ ＦＥＴ
７ 抵抗
８ 抵抗
９ａ、９ｂ コンデンサ
１０ 焦電素子支持台
１１ａ、１１ｂ 支持台電極形成部

１２ａ、１２ｂ 焦電素子搭載部
１３ 焦電素子支持台
１４ 内部配線された基板
１５ ヘッダー
１６ ヘッダーのベース
１７ａ、１７ｂ、１７ｃ ヘッダーのリード端子
１８ ヘッダー
１９ ヘッダーのベース
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ ヘッダーのリード端子
２１ Ａｕワイヤー

Claims (2)

1. 人体が放射する赤外線を受光し、その変化により信号出力を発する焦電型赤外線検出器において、焦電素子支持台、ＦＥＴ、抵抗、コンデンサ、ヘッダーを全てワイヤーボンディングにて電気的に接続する事を特徴とする焦電型赤外線検出器。
2. 請求項１の焦電型赤外線検出器に於いて、ＣＡＮの材質が純Ｎｉである事を特徴とする焦電型赤外線検出器。

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