JP2011163780A - Radiation sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、赤外線等の輻射を検出するための温感素子を搭載した輻射センサに関する。 The present invention relates to a radiation sensor equipped with a temperature sensing element for detecting radiation such as infrared rays.
赤外線等の輻射を検出する輻射センサは、焦電型や、ボロメータ型、サーモパイル型等に大別される。これら輻射センサの基本的なセンサ構造はほぼ同一であり、単結晶シリコン等からなる台座部と、台座部に支持されたシリコン化合物薄膜(例えば、酸化膜(SiO2)や窒化膜(Si3N4)等)からなる熱絶縁膜と、熱絶縁膜上に配置されて赤外線の輻射を検出する温感素子とを備えている。そして、輻射センサは、熱絶縁膜上に配置された温感素子での検出原理の違いによって、上述した種類毎に大別されている。このような輻射センサは、人体等の被測定物から放射される赤外線を検出することで、自動照明や警備に用いられたり、被測定物の居場所や温度を検出することで、空調を制御することに用いられたりしている。 Radiation sensors that detect radiation such as infrared rays are roughly classified into pyroelectric types, bolometer types, thermopile types, and the like. The basic sensor structures of these radiation sensors are almost the same, and a pedestal portion made of single crystal silicon or the like and a silicon compound thin film (for example, an oxide film (SiO 2 ) or a nitride film (Si 3 N) supported on the pedestal portion. 4 ) and the like, and a temperature sensing element that is disposed on the thermal insulation film and detects infrared radiation. And a radiation sensor is divided roughly according to the kind mentioned above by the difference in the detection principle in the thermal sensor arranged on the heat insulating film. Such a radiation sensor is used for automatic lighting or security by detecting infrared rays radiated from a measurement object such as a human body, or controls the air conditioning by detecting the location or temperature of the measurement object. It is used for things.
上述した輻射センサは、MEMS技術を用いて製造されるのが主流になっている。具体的には、まずシリコン基板表面にシリコン化合物薄膜からなる熱絶縁膜を形成し、熱絶縁膜表面における中央部分に温感素子を形成する。その後、熱絶縁膜の中央部分におけるシリコン基板を裏面側からエッチングにより除去する。これにより、熱絶縁膜の外周部分がシリコンで支持されたメンブレン構造の輻射センサが製造される。このメンブレン構造のセンサでは、温感素子の形成領域での熱容量を小さくし、熱絶縁性を図ることができるとされている。 The radiation sensors described above are mainly manufactured using MEMS technology. Specifically, first, a thermal insulating film made of a silicon compound thin film is formed on the surface of the silicon substrate, and a temperature sensing element is formed in the central portion on the surface of the thermal insulating film. Thereafter, the silicon substrate in the central portion of the thermal insulating film is removed from the back surface side by etching. Thus, a radiation sensor having a membrane structure in which the outer peripheral portion of the thermal insulating film is supported by silicon is manufactured. In this membrane structure sensor, the heat capacity in the region where the temperature sensing element is formed can be reduced to achieve thermal insulation.
ところで、近時では、上述した輻射センサの検出範囲を拡大するための技術が開発されている。
このような技術としては、複数個の輻射センサをベース部材上に配列してセンサデバイスを構成することで、センサデバイス全体での検出範囲を拡大することも考えられる。この場合、非平面形状(例えば、曲面形状)のベース部材上に複数個の輻射センサを個別に配列することで、さらなる検出範囲の拡大を図ることも考えられる。
また、例えば特許文献1に示されるように、温感素子との間に間隔を空けた状態でレンズ部材を対向配置し、レンズ部材に入射する赤外線を温感素子に向けて集光させることで、輻射センサ自体の検出範囲の拡大を図るような技術が知られている。さらに、輻射センサにモータ等の駆動手段を取り付け、輻射センサを首振りさせる構成も検討されている。
Recently, techniques for expanding the detection range of the radiation sensor described above have been developed.
As such a technique, it is conceivable to expand the detection range of the entire sensor device by arranging a plurality of radiation sensors on the base member to form a sensor device. In this case, it may be possible to further expand the detection range by individually arranging a plurality of radiation sensors on a non-planar (for example, curved surface) base member.
Further, for example, as shown in Patent Document 1, a lens member is disposed oppositely with a space between the temperature sensing element, and infrared rays incident on the lens member are condensed toward the temperature sensing element. In addition, there is known a technique for expanding the detection range of the radiation sensor itself. Further, a configuration in which driving means such as a motor is attached to the radiation sensor and the radiation sensor is swung is also being studied.
上述したシリコンを基本構造体とする輻射センサでは、シリコン化合物薄膜からなる熱絶縁膜をシリコン表面に形成するために、CVD法とよばれる化学気相成長法を用いる。しかしながら、この方法では引火性や毒性が高い特殊なガスを使用すると同時に、非常に高価な装置を使用する。さらに、このシリコン化合物薄膜を自立したメンブレン構造とする工程は非常に複雑、且つ、高価な設備を使用する。そのため、上述したように複数個の輻射センサを用いる場合には、コストアップに繋がるという問題がある。 In the above-described radiation sensor having silicon as a basic structure, a chemical vapor deposition method called a CVD method is used to form a thermal insulating film made of a silicon compound thin film on the silicon surface. However, this method uses a special gas with high flammability and toxicity, and at the same time uses a very expensive device. Furthermore, the process of making this silicon compound thin film into a self-supporting membrane structure uses very complicated and expensive equipment. For this reason, as described above, when a plurality of radiation sensors are used, there is a problem that the cost is increased.
また、輻射センサに用いるシリコン化合物薄膜やシリコン基板は、脆性が比較的高いため湾曲させるのが困難である。そのため、上述したように非平面形状のベース部材上に複数個の輻射センサを配列する場合に、複数個の輻射センサを同一基板上に形成し、その輻射センサ及び基板を湾曲させてベース部材上に実装することはできず、実装自由度が低い。複数個の輻射センサをベース部材上に実装したい場合には、ベース部材の表面に倣って各輻射センサを1つずつ実装していく必要があり、製造効率が低下するという問題がある。 Also, silicon compound thin films and silicon substrates used for radiation sensors are difficult to bend because they are relatively brittle. Therefore, when a plurality of radiation sensors are arranged on a non-planar base member as described above, a plurality of radiation sensors are formed on the same substrate, and the radiation sensor and the substrate are bent to form the base member on the base member. It is not possible to mount it on, and the degree of mounting freedom is low. When it is desired to mount a plurality of radiation sensors on the base member, it is necessary to mount each radiation sensor one by one following the surface of the base member, and there is a problem that manufacturing efficiency is lowered.
さらに、検出範囲を拡大するために、レンズ部材や、駆動手段を追加することで、さらなるコストアップに繋がる。
また、上述したように、駆動手段によって輻射センサを移動させる構成にした場合には、装置の大型化にも繋がるという問題がある。
Furthermore, in order to expand the detection range, adding a lens member and driving means leads to further cost increase.
Further, as described above, when the radiation sensor is moved by the driving means, there is a problem that the apparatus is increased in size.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、小型化及び低コスト化を図ることが可能な輻射センサを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a radiation sensor that can be reduced in size and cost.
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
本発明に係る輻射センサは、電気的に絶縁性を有するフィルムと、前記フィルムの少なくとも一方の面側に配列された複数の温感素子とを備えた輻射センサにおいて、前記フィルムは、樹脂を主成分とする材料で構成されるとともに、非平面形状のベース部材上に固定されていることを特徴とする。
The present invention employs the following means in order to solve the above problems.
A radiation sensor according to the present invention is a radiation sensor comprising an electrically insulating film and a plurality of temperature sensing elements arranged on at least one surface side of the film. It is made of a material as a component and is fixed on a non-planar base member.
この構成によれば、樹脂を主成分とする材料でフィルムを構成することで、スピンコート等の簡単な方法によりフィルムを形成することができる。また、従来のようにシリコン化合物薄膜からなる熱絶縁膜をCVD法により用いて構成する場合と異なり、高価な設備や特殊なガス等を用いることもないので、設備コストの低減も図ることができる。したがって、低コストの輻射センサを提供することができる。
しかも、本発明の構成によれば、樹脂を主成分とする材料によってフィルムを構成することで、従来のシリコン化合物薄膜よりも延性の高いフィルムを形成することができる。これにより、非平面形状のベース部材に輻射センサを実装する際に、ベース部材の表面形状に倣って輻射センサを容易に変形させた状態で実装することができる。その結果、複数の温感素子が埋設されたフィルムを、非平面形状のベース部材に対して一括して固定することができる。そのため、実装自由度の向上を図るとともに、輻射センサをベース部材に個別に取り付ける場合に比べて、製造効率の向上を図ることができる。
また、本発明の構成によれば、複数の温感素子によって所望の検出範囲を確保することができるとともに、コストアップを抑制した上で、輻射センサによる検出範囲を拡大させることができる。すなわち、従来のように輻射センサにレンズを追加する場合に比べて、レンズの径によって検出範囲が制限されることがない。さらに、輻射センサに駆動手段を追加する場合に比べて、配線等の引き回しによって移動範囲が制限されることもない。さらに、駆動手段を追加する必要がないので、装置の小型化も図ることができる。
According to this structure, a film can be formed by simple methods, such as a spin coat, by comprising a film with the material which has resin as a main component. Also, unlike the conventional case where a thermal insulating film made of a silicon compound thin film is used by the CVD method, expensive equipment and special gas are not used, so that the equipment cost can be reduced. . Therefore, a low-cost radiation sensor can be provided.
And according to the structure of this invention, a film with higher ductility than the conventional silicon compound thin film can be formed by comprising a film with the material which has resin as a main component. Accordingly, when mounting the radiation sensor on the non-planar base member, the radiation sensor can be mounted in a state of being easily deformed following the surface shape of the base member. As a result, the film in which a plurality of warming elements are embedded can be fixed together with respect to the non-planar base member. For this reason, it is possible to improve the mounting efficiency and improve the manufacturing efficiency as compared with the case where the radiation sensor is individually attached to the base member.
Moreover, according to the structure of this invention, while being able to ensure a desired detection range with a some thermal sensor, while suppressing a cost increase, the detection range by a radiation sensor can be expanded. That is, the detection range is not limited by the diameter of the lens as compared with the conventional case where a lens is added to the radiation sensor. Furthermore, the moving range is not limited by the routing of the wiring or the like as compared with the case where the driving means is added to the radiation sensor. Further, since it is not necessary to add a driving means, the apparatus can be reduced in size.
また、前記フィルムの他方の面側には、前記ベース部材から離間した状態で前記フィルムを支持しつつ前記ベース部材上に前記フィルムを固定する台座部が形成されていることを特徴としている。
この構成によれば、輻射センサが台座部を介してベース部材に固定されることになるので、温感素子がベース部材に対して離間配置されることになる。そのため、温感素子の熱絶縁性を確保することができる。
Moreover, the base part which fixes the said film on the said base member is formed in the other surface side of the said film, supporting the said film in the state spaced apart from the said base member, It is characterized by the above-mentioned.
According to this configuration, since the radiation sensor is fixed to the base member via the pedestal portion, the temperature sensing element is spaced from the base member. Therefore, it is possible to ensure the thermal insulation of the temperature sensing element.
また、前記フィルムには、前記温感素子を外部に電気的接続する接続用端子部が埋設され、前記台座部は、導電性を有する金属材料により構成されるとともに、前記接続用端子部と外部とを電気的接続しうるように、前記接続用端子部から前記フィルムの前記他方の面側に引き出され、前記ベース部材には、前記温感素子に電気的接続される回路パターンが形成されていることを特徴としている。
この構成によれば、台座部が接続用端子部を外部に接続するコンタクト電極として機能することになるので、フェースダウン実装が容易になり、実装自由度の向上を図ることができる。
In addition, a connection terminal portion that electrically connects the temperature sensing element to the outside is embedded in the film, and the pedestal portion is made of a conductive metal material, and is connected to the connection terminal portion and the outside. And a circuit pattern that is electrically connected to the temperature sensing element is formed on the base member from the connection terminal portion to the other surface of the film. It is characterized by being.
According to this configuration, since the pedestal portion functions as a contact electrode that connects the connection terminal portion to the outside, face-down mounting is facilitated, and mounting flexibility can be improved.
また、前記フィルムには、前記温感素子に光を集光させる集光レンズが配置されていることを特徴とする
この構成によれば、集光レンズに入射した赤外線を温感素子に向けて集光することができるため、より広範囲に亘って光を受光することができ、輻射センサの感度を向上させることができる。
Further, the film is provided with a condensing lens for condensing light on the temperature sensing element. According to this configuration, the infrared rays incident on the condenser lens are directed toward the temperature sensing element. Since the light can be collected, light can be received over a wider range, and the sensitivity of the radiation sensor can be improved.
本発明によれば、樹脂を主成分とする材料によってフィルムを構成することで、小型化及び低コスト化を図ることができる。 According to the present invention, it is possible to reduce the size and cost by forming a film with a material mainly composed of a resin.
(第1実施形態)
本発明に係る第1実施形態について、図面に基づいて説明する。図1はセンサデバイスの斜視図であり、図2はセンサデバイスの断面図である。
図1,図2に示すように、本実施形態のセンサデバイス(輻射センサ)10は、非平面形状の回路基板(ベース部材)11と、回路基板11に実装されたセンサ本体12とを有している。
回路基板11は、フレキシブル基板等が円弧状に湾曲されたものであり、その表面(外周面)にはセンサ本体12に電気的に接続される回路パターン13が形成されている。
(First embodiment)
1st Embodiment which concerns on this invention is described based on drawing. FIG. 1 is a perspective view of the sensor device, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the sensor device.
As shown in FIGS. 1 and 2, the sensor device (radiation sensor) 10 of the present embodiment includes a non-planar circuit board (base member) 11 and a
The
図3は、センサデバイスの拡大図であり、図3(a)は平面図、図3(b)は図3(a)のA−A線に沿う断面図である。
図1〜図3に示すように、センサ本体12は、複数の温感素子21がアレイ状に配列されたフィルム22と、フィルム22を支持する台座部23とを備えている。
本実施形態の温感素子21は、赤外線等の輻射を熱として検出するためのものであり、検出原理の違いによって種々の材料を採用することが可能である。具体的には、異なる2種類の導電性材料を交互に直列接続し、各導電性材料同士の第1の接点と第2の接点との間の温度差により起電力を発生させるサーモパイルや、物質の抵抗値が温度によって変化する性質を利用した酸化バナジウム等からなるボロメータ素子等を採用することができる。そして、このような温感素子21は、フィルム22の表面(一方の面)22aと温感素子21の表面とが面一になるように、フィルム22内に埋設されている。また、図示しないが、各温感素子21の両端には、回路基板11の回路パターン13に電気的接続される一対の出力電極が形成されており、これら出力電極と回路パターン13とが、半田等の導電性材料やワイヤボンディング等によって電気的に接続されている。
FIG. 3 is an enlarged view of the sensor device, FIG. 3A is a plan view, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line AA of FIG.
As shown in FIGS. 1 to 3, the
The
フィルム22は、電気的に絶縁性を有する樹脂を主成分とする材料(例えば、紫外線硬化型のエポキシ系フォトレジスト)で構成された平面視(厚さ方向から見て)矩形状のものである。そして、フィルム22の表面22a上において、一方向(図1中上下方向)及び一方向に直交する他方向(図1中左右方向)に沿って複数の温感素子21が配列されている。
The
台座部23は、導電層42上にニッケルめっき層43が積層されたものであり(図3(b)参照)、回路基板11から離間した状態でフィルム22を支持しつつ、回路基板11上でフィルム22を固定している。具体的に、台座部23は、フィルム22の裏面(他方の面)22b側から回路基板11に向けて突出した状態で、フィルム22の一方向に沿って延在したものであり、この台座部23がフィルム22の他方向に沿って等間隔に複数配列されている。すなわち、各台座部23は、フィルム22の他方向で隣接する温感素子21間に配置されている。なお、本実施形態では、一方向に沿って延在する台座部23を形成した場合について説明したが、これに限らず、他方向に沿って延在する台座部23を形成してもよい。また、一方向及び他方向に延在する格子状の台座部23を形成して温感素子21を周囲で支持しても構わない。さらに、各温感素子21毎に独立して台座部23を形成する等、適宜設計変更が可能である。
The
このように、本実施形態では、1枚のフィルム22上に複数の温感素子21が連続的に形成されることでセンサ本体12が構成されている。
ここで、本実施形態のセンサデバイス10は、上述した回路基板11の表面にセンサ本体12が実装されている。具体的には、フィルム22が回路基板11の表面に倣って湾曲された状態で、台座部23(ニッケルめっき層43)の基端面が回路基板11の表面に固着されるとともに、各温感素子21の出力電極が回路パターン13に電気的接続されている。
Thus, in the present embodiment, the
Here, in the
(センサデバイスの製造方法)
次に、上述したセンサデバイスの製造方法について説明する。図4,図5は、上述した図2に相当する断面を示しており、センサデバイスの製造方法を説明するための工程図である。
図4(a)に示すように、シリコンウエハ等からなる基板30を用意し、この基板30上に銅箔膜等からなる剥離層31を真空蒸着法等により形成する。
次に、図4(b)に示すように、剥離層31上にポジ型フォトレジスト等を塗布した後、フォトリソグラフィ技術により露光・現像することで、温感素子21及び出力電極の形成領域に開口部32aを有するレジストパターン32を形成する。その後、電気めっき法等を用いて開口部32a内で露出する剥離層31上に金等のめっき層33を形成する。そして、レジストパターン32を剥離することにより、温感素子21及び出力電極が形成される。
(Method for manufacturing sensor device)
Next, a method for manufacturing the sensor device described above will be described. 4 and 5 are cross-sectional views corresponding to FIG. 2 described above, and are process diagrams for explaining a method for manufacturing a sensor device.
As shown in FIG. 4A, a
Next, as shown in FIG. 4B, a positive photoresist or the like is applied on the
続いて、図4(c)に示すように、剥離層31上に温感素子21を覆うようにフィルム22を形成する。具体的には、剥離層31上に紫外線硬化型のエポキシ系フォトレジスト35をスピンコート法により塗布し、このフォトレジスト35に対してフォトリソグラフィ技術を用いて露光・現像を行なうことにより、センサ本体12の平面視外形となるようにパターニングし、フィルム22を形成する。これにより、温感素子21や出力電極がフィルム22内に埋設されることになる。なお、フィルム22の構成材料として、ポリイミド等を用いても構わない。
Subsequently, as shown in FIG. 4C, a
次に、図5(a)に示すように、スパッタリング等によりクロム、銅薄膜を順次積層することで、フィルム22上(裏面22b側)に導電層42を形成する。その後、ドライフィルムフォトレジスト等により、導電層42上における台座部23の形成領域に開口部44aを有するレジストパターン44を形成する。
そして、図5(b)に示すように、導電層42を利用して、電気めっき法等によりニッケル等からなるめっき層43を形成した後、レジストパターン44を剥離する。
Next, as shown in FIG. 5A, a
Then, as shown in FIG. 5B, a
次いで、図5(c)に示すように、めっき層43をマスキング層として、導電層42のうち不要な部分をエッチングにより除去することにより、台座部23を形成する。続いて、フィルム22の外側部分から露出した剥離層31をエッチングにより除去した後、基板30を剥離層31との界面で引き剥がす。そして、フィルム22の表面22aに付着している剥離層31をエッチングにより除去する。これにより、フィルム22上に複数の温感素子21が配列されてなるセンサ本体12が作製される。
Next, as shown in FIG. 5C, by using the
そして、図5(d)に示すように、センサ本体12を回路基板11に実装する。具体的には、接着剤等を用いて台座部23(めっき層43)の基端面を、回路基板11の表面に固着するとともに、ワイヤボンディング等を用いて温感素子21の出力電極を回路基板11の回路パターン13に電気的接続する。その後、回路基板11及びセンサ本体12を湾曲させる。
以上により、本実施形態のセンサデバイス10を製造することができる。
Then, the
As described above, the
本実施形態では、樹脂材料からなるフィルム22上に複数の温感素子21を配列し、このフィルム22を非平面形状の回路基板11上に実装する構成とした。
この構成によれば、樹脂を主成分とする材料でフィルム22を構成することで、スピンコート等の簡単な方法によりフィルム22を形成することができる。また、従来のようにシリコン化合物薄膜からなる熱絶縁膜をCVD法により用いて構成する場合と異なり、高価な設備や特殊なガス等を用いることもないので、設備コストの低減も図ることができる。したがって、低コストのセンサデバイス10を提供することができる。
In the present embodiment, a plurality of
According to this configuration, the
しかも、本実施形態によれば、樹脂を主成分とする材料によってフィルム22を構成することで、従来のシリコン化合物薄膜よりも延性の高いフィルムを形成することができる。これにより、非平面形状の回路基板11にセンサ本体12を実装する際に、回路基板11の表面形状に倣ってセンサ本体12を容易に変形させた状態で実装することができる。その結果、複数の温感素子21が埋設されたフィルム22を、非平面形状の回路基板11に対して一括して固定することができる。そのため、実装自由度の向上を図るとともに、センサ本体12を回路基板11に個別に取り付ける場合に比べて、製造効率の向上を図ることができる。
Moreover, according to this embodiment, a film having higher ductility than that of a conventional silicon compound thin film can be formed by forming the
また、本実施形態によれば、複数の温感素子21によって所望の検出範囲を確保することができるとともに、コストアップを抑制した上で、センサデバイス10による検出範囲を拡大させることができる。すなわち、従来のように輻射センサにレンズを追加する場合に比べて、レンズの径によって検出範囲が制限されることがない。さらに、輻射センサに駆動手段を追加する場合に比べて、配線等の引き回しによって移動範囲が制限されることもない。さらに、駆動手段を追加する必要がないので、装置の小型化も図ることができる。
Moreover, according to this embodiment, while being able to ensure a desired detection range with the some
また、センサ本体12が台座部23を介して回路基板11に実装されることになるので、温感素子21が回路基板11に対して離間配置されることになる。そのため、温感素子21の熱絶縁性を確保することができる。
Further, since the sensor
なお、上述した実施形態では、フレキシブル基板等の回路基板11を円弧状に湾曲させ、この回路基板11上にセンサ本体12を実装する場合について説明したが、センサ本体12を実装するためのベース部材の表面形状は円弧状に限られない。例えば、図6に示すように、断面視角柱形状(例えば、六角柱)の回路基台51の側面を包み込むようにセンサ本体12を実装したり、図7に示すように円柱形状の回路基台52の側面に倣ってセンサ本体12を実装したりしても構わない。
In the above-described embodiment, the case where the
また、上述した実施形態では、回路パターン13が形成された回路基板11及び回路基台51,52上にセンサ本体12を実装する構成について説明したが、これに限られない。すなわち、絶縁性を有する非平面形状のベース部材(不図示)上にセンサ本体12を固定し、温感素子21と外部の電極パッドとを電気的接続したり、ベース部材を介して回路基板と温感素子とを電気的接続したりする構成でも構わない。本実施形態では、ベース部材となる回路基板11に回路パターン13を形成しているため、ベース部材を介して外部の回路パターンに温感素子21を電気的接続する場合に比べて、配線を短縮することができる。そのため、電気抵抗を低減させ、高感度なセンサデバイスを提供することができる。
In the above-described embodiment, the configuration in which the sensor
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について説明する。図8は、第2実施形態におけるセンサデバイスを示す断面図である。本実施形態では、センサ本体がレンズ部材を備えている点で、上述した第1実施形態と相違している。なお、以下の説明では、上述した第1実施形態と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
図8に示すように、本実施形態のセンサデバイス100のセンサ本体112は、フィルム22を表面22a側から覆うように、レンズシート101が設けられている。このレンズシート101は、フィルム22上に配置された樹脂材料からなるシート部102と、シート部102の厚さ方向において各温感素子21と重なる領域に配置された複数のレンズ本体103とを備えている。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 8 is a cross-sectional view showing a sensor device according to the second embodiment. The present embodiment is different from the first embodiment described above in that the sensor body includes a lens member. In the following description, the same components as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
As shown in FIG. 8, the
シート部102は、フィルム22と同等の外形に形成されており、シート部102における温感素子21との対向面には、シート部102の裏面からレンズ本体103に向けて刳り貫かれたキャビティ104が形成されている。すなわち、レンズ本体103は、温感素子21との間にキャビティ104を挟んで対向配置されている。これにより、シート部102と温感素子21とが離間配置されることになるので、温感素子21の熱絶縁性を向上させることができる。
レンズ本体103は、凸レンズ状やフレネルレンズ状に形成され、平面視(フィルム22を厚さ方向から見て)で温感素子21の外形よりも大きく形成されている。なお、レンズ本体103は、温感素子21上に焦点が配置されるように設定されている。この場合、レンズ本体103の焦点距離の調整は、シート部102の等の厚さを適宜変更することで調整することができる。
The
The
図9は、第2実施形態のセンサデバイスの製造方法を説明するための工程図である。
本実施形態のセンサデバイス100を製造する場合、まず上述した第1実施形態と同様の製造方法により形成されたフィルム22上に、レンズシート101を固定する。具体的には、図9(a)に示すレンズシート101を用意して、このレンズシート101を図9(b)に示すように、レンズ本体103を温感素子21に重なるように配置する。その後、シート部102とフィルム22とを、温感素子21の外側で熱融着させる。そして、センサ本体112を回路基板11に実装し、両者を湾曲させる。
以上により、本実施形態のセンサデバイス100を製造することができる。
FIG. 9 is a process diagram for explaining the method for manufacturing the sensor device of the second embodiment.
When manufacturing the
As described above, the
本実施形態によれば、第1実施形態と同様の効果を奏するとともに、レンズ本体103に入射した赤外線を各温感素子21に向けて集光することができるため、赤外線をより広範囲に亘って受光することができ、センサデバイス100の感度を向上させることができる。
According to the present embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained, and the infrared rays incident on the
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態について説明する。図10は、第3実施形態のセンサデバイスを示す断面図である。上述した台座部が回路基板とのコンタクト電極として機能している点で、上述した各実施形態と相違している。
図10に示すように、本実施形態のセンサデバイス200のセンサ本体212は、上述した第1実施形態とほぼ同一の構成からなり、フィルム22上に複数の温感素子21が埋設されるとともに、各温感素子21の両端には、回路基板11の回路パターン13に電気的接続される一対の出力電極210が接続されている。そして、フィルム22における出力電極210の形成領域には、厚さ方向に貫通するスルーホール201が形成されている。このスルーホール201は、フィルム22の裏面22b側から出力電極210の裏側に到達するように形成されている。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 10 is a cross-sectional view showing the sensor device of the third embodiment. It differs from the above-described embodiments in that the above-described pedestal portion functions as a contact electrode with the circuit board.
As shown in FIG. 10, the sensor main body 212 of the
スルーホール201内には、出力電極210と回路基板11の回路パターン13とを電気的接続するコンタクト電極(台座部)202が形成されている。このコンタクト電極202は、一端側が各出力電極210における裏面側に接続される一方、他端側がスルーホール201を通ってフィルム22の裏面22b側から引き出されており、回路基板11の回路パターン13に接続されている。これにより、コンタクト電極202が出力電極210と、回路基板11の回路パターン13とを電気的接続するとともに、温感素子21と回路基板11とを離間配置させる台座部として機能することになる。すなわち、本実施形態のセンサ本体212は、コンタクト電極202を介して回路基板11に実装されている。なお、コンタクト電極202は、各温感素子21の出力電極210毎に分離して形成されている。
In the through
本実施形態によれば、フィルム22にスルーホール201を形成するとともに、このスルーホール201内に出力電極210と回路パターン13とを接続するコンタクト電極202を形成することで、センサ本体212と回路基板11とをフェースダウン実装することが可能となり、実装自由度の向上を図ることができる。なお、コンタクト電極202と台座部とを別体で形成しても構わない。
According to the present embodiment, the sensor body 212 and the circuit board are formed by forming the through
(第4実施形態)
次に、本発明の第4実施形態について説明する。本実施形態のセンサデバイスは、上述したセンサ本体を有機EL基板に実装する点で、上述した実施形態と相違している。図11は、本実施形態のセンサデバイスを示す図であり、図11(a)は斜視図、図11(b)は図11(a)のB−B線に相当する断面図である。
図11に示すように、本実施形態のセンサデバイス300は、センサ本体312と、センサ本体312が実装される有機EL基板301と、有機EL基板(ベース部材)301とフィルム22との間に挟持された有機EL素子302とを備えている。
有機EL基板301は、円弧状に湾曲されており(図11(b)参照)、その表面には一対の電極層間に発光層である有機EL層が挟まれてなる有機EL素子302が形成されている。また、有機EL基板301上には電極層に印加する電圧を制御する制御部等も形成されている。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. The sensor device of this embodiment is different from the above-described embodiment in that the above-described sensor body is mounted on an organic EL substrate. 11A and 11B are diagrams showing the sensor device of the present embodiment. FIG. 11A is a perspective view, and FIG. 11B is a cross-sectional view corresponding to the line BB in FIG. 11A.
As shown in FIG. 11, the
The
一方、センサ本体312は、フィルム22の表面22aにおける一端側に温感素子21が配列され、フィルム22の裏面22b側には台座部23が形成されている。そして、この台座部23を介してフィルム22が有機EL基板301上に固定されている。この場合、有機EL素子302は、フィルム22の他端側において、フィルム22及び有機EL基板301との間に密着した状態で挟持されている。なお、本実施形態のフィルム22は、上述した樹脂材料のうち、透明材料が用いられるとともに、一対の電極層のうち、フィルム22側の電極層はITO(インジウム酸化物)からなる透明な電極層となっている。これにより、有機EL素子302で発光した光は、フィルム22を透過して外部に出射されるようになっている。
On the other hand, in the sensor
そして、上述したセンサデバイス300は、例えば洗面所やシンク等に設置された自動水栓装置の照明装置に応用することができる。
具体的に、図12に示す自動水栓装置401は、図示しない給水源から供給される水が流通するとともに、流通した水をシンク(不図示)内に向けて吐出する蛇口402を備えている。蛇口402は、シンクを臨むように延出する延出部403と、延出部403の先端が下方に向けて屈曲された吐出部404とを備え、延出部403内を流通した水が吐出部404の先端から吐出されるようになっている。
And the
Specifically, the
ここで、蛇口402の延出部403の外周面には、上述したセンサデバイス300が取り付けられている。具体的に、延出部403における上流側に有機EL素子302が、下流側に温感素子21が配置された状態で、延出部403の下部周面を覆うように取り付けられている。そして、センサデバイス300の温感素子21は、蛇口402の開閉制御を行う制御弁(不図示)に電気的接続されている。
Here, the
この場合、例えばユーザーが蛇口402の下に手Hを差し入れると、センサデバイス300の温感素子21によって手Hの存在を検出する。すると、温感素子21による検出結果が、自動水栓装置401の制御弁に出力されることで制御弁が開放され、蛇口402の吐出部404から水が吐出される。同時に、温感素子21による検出結果が有機EL基板301に実装された制御部に出力されることで、有機EL素子302の電極層に電圧が印加され、有機EL素子302が発光する。そして、有機EL素子302で発光した光は、フィルム22を透過して蛇口402の下方を照射するようになっている。
一方、ユーザーが蛇口402の下から手Hを退避させると、センサデバイス300の温感素子21によって手Hが蛇口402の下に存在しないことを検出し、この検出結果を自動水栓装置401の制御弁に出力することで、制御弁が閉じて給水が停止する。同時に、温感素子21による検出結果が有機EL基板301に実装された制御部に出力されることで、有機EL素子302の電極層への電圧印加が停止され、有機EL素子302が消灯する。
In this case, for example, when the user inserts the hand H under the
On the other hand, when the user retreats the hand H from under the
このように、本実施形態によれば、センサデバイス300に有機ELの有機EL素子302を搭載することで、温感素子21の検出結果に基づいて有機EL素子302を発光させることができる。この場合、フィルム22が透明材料により構成されているため、有機EL基板301とフィルム22との間に有機EL素子302を挟持するだけで、有機EL素子302を備えたセンサデバイス300を構成することができる。
さらに、本実施形態のセンサデバイス300は、上述した各実施形態と同様に、小型化及び低コスト化を図った上で、検出範囲を拡大することが可能である。また、蛇口402の周面に倣って容易に湾曲させることができるため、取り付けが容易であり、レイアウト性も向上させることができる。
As described above, according to the present embodiment, by mounting the
Furthermore, the
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、上述した第2,3実施形態と第4実施形態とを適宜組み合わせることも可能である。
また、実施形態では、本発明の輻射センサを赤外線センサに採用する場合について説明したが、これに限らず、熱輻射を検出するための輻射センサ全般に採用することができる。
さらに、上述した実施形態では、フィルム22内に温感素子21を埋設する構成について説明したが、これに限らずフィルム22上に温感素子21を形成しても構わない。
また、上述した実施形態では、温感素子21が埋設されるフィルム22を矩形状に形成した場合について説明したが、これに限らず、円形や細長いテープ状等、適宜変更可能である。
As mentioned above, although embodiment of this invention was explained in full detail with reference to drawings, the concrete structure is not restricted to this embodiment, The design change etc. of the range which does not deviate from the summary of this invention are included.
For example, the second and third embodiments described above and the fourth embodiment can be appropriately combined.
Moreover, although embodiment demonstrated the case where the radiation sensor of this invention was employ | adopted for an infrared sensor, it can employ | adopt not only to this but the radiation sensor for detecting thermal radiation in general.
Furthermore, although the structure which embeds the warming
In the above-described embodiment, the case where the
さらに、上述した温感素子等は、電気めっき法に限らず、無電解めっき法を用いて形成することもできる。
また、上述した第4実施形態では、センサデバイス300を自動水栓装置401に取り付ける場合について説明したが、これに限られない。
また、上述した実施形態では、各温感素子21毎に一対の出力電極を備えている構成について説明したが、これに限らず、全ての温感素子21をまとめて一対の出力電極に接続したり、複数の温感素子21毎に一対の出力電極に接続したりする構成等、適宜設計変更が可能である。
Furthermore, the above-described warming element or the like can be formed not only by the electroplating method but also by using an electroless plating method.
In the above-described fourth embodiment, the case where the
Further, in the above-described embodiment, the configuration in which each
10,100,200,300 センサデバイス(輻射センサ)
11 回路基板(ベース部材)
13 回路パターン
21 温感素子
22 フィルム
23 台座部
51,52 回路基台(ベース部材)
103 レンズ本体
202 コンタクト電極(台座部)
10, 100, 200, 300 Sensor device (radiation sensor)
11 Circuit board (base member)
13
103 Lens body 202 Contact electrode (pedestal)
Claims (4)
前記フィルムの少なくとも一方の面側に配列された複数の温感素子とを備えた輻射センサにおいて、
前記フィルムは、樹脂を主成分とする材料で構成されるとともに、非平面形状のベース部材上に固定されていることを特徴とする輻射センサ。 An electrically insulating film;
In a radiation sensor comprising a plurality of temperature sensing elements arranged on at least one surface side of the film,
The film is made of a material whose main component is resin, and is fixed on a non-planar base member.
前記台座部は、導電性を有する金属材料により構成されるとともに、前記接続用端子部と外部とを電気的接続しうるように、前記接続用端子部から前記フィルムの前記他方の面側に引き出され、
前記ベース部材には、前記温感素子に電気的接続される回路パターンが形成されていることを特徴とする請求項2記載の輻射センサ。 In the film, a connection terminal portion for electrically connecting the temperature sensing element to the outside is embedded,
The pedestal portion is made of a conductive metal material, and is drawn out from the connection terminal portion to the other surface side of the film so that the connection terminal portion and the outside can be electrically connected. And
The radiation sensor according to claim 2, wherein a circuit pattern that is electrically connected to the temperature sensing element is formed on the base member.
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