JP2606636Y2

JP2606636Y2 - 赤外線アレイセンサ

Info

Publication number: JP2606636Y2
Application number: JP1993069566U
Authority: JP
Inventors: 憲治堀
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1993-12-01
Filing date: 1993-12-01
Publication date: 2000-12-18
Anticipated expiration: 2008-12-01
Also published as: JPH0734334U

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、人体等の赤外線熱源を
検知する赤外線アレイセンサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図６には、赤外線アレイセンサの素子基
板として機能する焦電体基板８が示されている。同図の
（ａ）に示されるように、焦電体基板８の表面側には接
地電極９が二次元アレイ状に配設されており、接地電極
９は導体パターン３により接続されており、焦電体基板
８の一端側には接続部11が設けられている。また、同図
の（ｂ）に示されるように、焦電体基板８の裏面側に
は、電極２が接地電極９に対応する位置に二次元アレイ
状に複数配設されている。そして、接地電極９と電極２
とにより焦電体基板８を挟み込むことにより、赤外線ア
レイセンサ素子１が形成され、焦電体基板８に赤外線セ
ンサ素子１が複数アレイ状に配列形成された状態となっ
ている。

【０００３】このような焦電体基板８は、図５に示され
るように、回路基板５上に搭載されており、回路基板５
上に形成された複数の半田バンプ４と、焦電体基板８の
電極２とが、導電性樹脂18によって導通接続されてお
り、それにより、各赤外線センサ素子１と回路基板５は
半田バンプ４を介して接続されている。また、焦電体基
板８の接続部11は、回路基板５に設けたグランド電位電
極６と導電性接着剤10によって導通接続されている。

【０００４】図３には、赤外線アレイセンサを構成する
各部品の斜視図が示されている。これらの各部品を用い
て赤外線アレイセンサを組み込み作製するには、まず、
回路基板５の表面上に焦電体基板８と、複数のＦＥＴ
（電界効果トランジスタ）および複数の抵抗Ｒ_gを接続
し、回路基板５の裏面にも複数のＦＥＴと複数のＲ_gを
接続する。これら各部品を接続した回路基板５の嵌合穴
17に、ステム７のシャフト16を挿入し、回路基板５をス
テム７に装着する。一方、キャンケース12の窓13にシリ
コンフィルタ14を嵌め込み、キャンケース12をステム７
に被せて、各部品を組み込み接続した回路基板５をキャ
ンケース12内に収容し、ハーメチックシールにより密閉
して赤外線アレイセンサを作製する。

【０００５】図４には、前記赤外線アレイセンサの回路
構成が示されている。この赤外線アレイセンサは、各赤
外センサ素子１に抵抗Ｒ_gが並列に接続され、一端側は
グランド電位と接続され、他端側はＦＥＴのゲートと接
続されて、各赤外線センサ素子１ごとに回路が形成され
る。この赤外線アレイセンサに熱源から赤外線が入射さ
れ、焦電体基板８に配列した各赤外線センサ素子１が温
度変化して、各素子１から焦電流が流れると、抵抗Ｒ_g
により電圧変換され、ＦＥＴによってインピーダンス変
換されて信号が出力され、アンプ（図示せず）によって
信号が増幅され、その信号に基づいて熱源が検知され
る。

【０００６】ところで、熱源からの赤外線が赤外線セン
サ素子１に入射したときに、図２の（ａ）に示されるよ
うに、赤外線センサ素子１からの熱が、図の矢印のよう
に焦電体基板８を伝導して、赤外線センサ素子１の周り
側に放出され、それにより、各素子１の熱抵抗が幾分小
さくなることが知られている。この熱抵抗が小さくなる
割合は、素子１から熱が放出される割合によって異なる
が、図２の（ａ）に示されるような焦電体基板８の周り
側は、空気等により覆われているため、素子１からの熱
は焦電体基板８の周り側には逃げにくく、図の素子１ａ
のように、四隅にある赤外線センサ素子は熱が逃げにく
いために、熱抵抗が小さくなる割合が小さく、それに比
べると、焦電体基板８の側面側にある赤外線センサ素子
１ｂは熱が逃げ易いために、熱抵抗が小さくなる割合が
大きくなる。そして、焦電体基板８の中央側にある赤外
線センサ素子１ｃは、さらに熱が逃げ易いために、熱抵
抗が小さくなる割合がさらに大きくなる。

【０００７】このように、赤外線センサ素子１の焦電体
基板８上での配列位置によって、熱抵抗が小さくなる割
合に違いが生じるため、赤外線センサ素子１の感度にも
違いが生じ、熱抵抗が小さくなる割合が小さいもの、す
なわち、熱抵抗が大きいものは素子１の感度が高く、そ
の逆に、熱抵抗の小さくなる割合が大きいもの、すなわ
ち、熱抵抗が小さいものは素子１の感度が小さくなり、
したがって、図２の赤外線センサ素子１のうち焦電体基
板８の四隅にある素子１ａは感度が高く、焦電体基板８
の側面側にある素子１ｂは感度が中位となり、焦電体基
板８の中央側にある素子１ｃは感度が低いものとなり、
各赤外線センサ素子に感度のばらつきが生じてしまう。

【０００８】そのように、各素子１ごとに感度にばらつ
きが生じると、赤外線アレイセンサによる赤外線の検出
が正確に行われないために、従来は、各赤外線センサ素
子１の検出信号をアンプ等により増幅するときに、各素
子１の感度に対応させて、アンプのゲイン等を調節して
素子１ごとに感度のばらつきがないようにしてから信号
処理を行っていた。

【０００９】また、図７に示すように、赤外線センサ素
子１が一次元アレイ状に配列したリニアアレイセンサに
おいては、図の矢印のように熱が放出されることから、
焦電体基板８の両端側の素子１ｄは他の素子に比べて熱
が逃げにくく、熱抵抗の小さくなる割合が小さいことか
ら、感度が他の素子に比べて高くなる。そのため、リニ
アアレイセンサにおいては、この素子１ｄはダミー素子
として、この素子１ｄで検出した信号は信号処理のとき
に除外して信号処理を行っていた。

【００１０】

【考案が解決しようとする課題】しかしながら、図６で
示したような二次元アレイセンサの場合、赤外線センサ
素子１ごとにアンプのゲイン等を調節して、赤外線セン
サ素子１で検出される感度を揃えた後に信号処理を行う
のは、非常に手間のかかる作業となり問題であった。ま
た、図７で示したようなリニアアレイセンサの場合に、
ダミー素子とした赤外線センサ素子１ｄが無駄になって
しまうばかりではなく、ダミー素子を配設する分だけ焦
電体基板８が大きくなってしまい問題であった。その
上、このようなリニアアレイセンサの場合は、素子１の
数が多くなった場合には、焦電体基板８の両端側の素子
１の感度を抑制するだけではあまり効果がなかった。

【００１１】本考案は、上記従来の課題を解決するため
になされたものであり、その目的は、ダミー素子を設け
たり、アンプのゲイン等を調節したりすることなく、各
赤外線センサ素子の感度をばらつきのないものとするこ
とができる赤外線アレイセンサを提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本考案は上記目的を達成
するためになされたものであり、次のように構成されて
いる。すなわち、第１の考案は、焦電体基板に複数の赤
外線センサ素子がアレイ状に配列形成され、各赤外線セ
ンサ素子と回路基板は半田バンプを介して接続されてい
る赤外線アレイセンサにおいて、前記各赤外線センサ素
子の焦電体基板上での配列配置によって定まる熱抵抗の
大きさを考慮し、熱抵抗が大きくなる配列位置になるに
従い赤外線アレイセンサの前記各赤外線センサ素子をそ
れぞれ回路基板に接続する半田バンプの横断面形状を大
きくしたことを特徴として構成されている。また、第２
の考案は、前記第１の考案の構成において、焦電体基板
に複数の赤外線センサ素子が二次元アレイ状に配列形成
されていることを特徴とする。

【００１３】

【作用】上記構成の本考案において、各赤外線センサ素
子の焦電体基板上での配列位置によって定まる熱抵抗の
大きさを考慮し、熱抵抗が大きくなる配列位置になるに
従い赤外線センサ素子を回路基板に接続する半田バンプ
の横断面形状が大きくなっているために、例えば、熱が
逃げにくいために熱抵抗が大きくなる赤外線センサ素子
と、回路基板を接続する半田バンプの横断面形状は大き
く、半田バンプから熱が逃げ易くなっており、その逆
に、熱が逃げ易いために熱抵抗が小さくなっている赤外
線アレイセンサ素子と、回路基板を接続する半田バンプ
の横断面形状は小さく、半田バンプから熱が逃げにくく
なっている。すなわち、赤外線センサ素子から熱が逃げ
にくい場合には、半田バンプから熱を多く逃がしてや
り、赤外線センサ素子から熱が逃げ易い場合には、半田
バンプからはあまり熱を逃がさないために、結果的に赤
外線センサ素子と半田バンプとの両方から逃げる熱の割
合は同じようになり、各赤外線センサ素子の素子基板上
での配列位置による、赤外線センサ素子ごとの感度のば
らつきは小さくなる。

【００１４】

【実施例】以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明
する。なお、本実施例の説明において、従来例と同一名
称部分には同一符号を付し、その詳細説明は省略する。
図１には、本考案に係わる赤外線アレイセンサの一実施
例に備えられた回路基板が示されている。回路基板５上
には、図６で示した焦電体基板８が搭載されるようにな
っており、図２の（ａ）で示したように、焦電体基板８
の各赤外線センサ素子１に赤外線が入射したときに、各
素子１から熱が放出されて、焦電体基板８の四隅にある
赤外線センサ素子１ａは他の１ｂ，１ｃに比べて熱抵抗
が大きくなり、焦電体基板８の側面側にある素子１ｂは
それに比べると熱抵抗が小さく、焦電体基板８の中央側
にある素子１ｃは素子１ａ，１ｂに比べてさらに熱抵抗
が小さくなるようになっている。

【００１５】図１の（ａ）に示されるように、回路基板
５上に形成された半田バンプ４は、前記焦電体基板８の
赤外線センサ素子１ａに対応する位置、すなわち、回路
基板の四隅にある半田バンプ４ａは横断面形状が大き
く、赤外線センサ素子１ｂに対応する位置、すなわち、
回路基板５の側面側にある半田バンプ４ｂは横断面形状
が半田バンプ４ａに比べて小さくなっており、赤外線セ
ンサ素子１ｃに対応する位置、すなわち、回路基板の中
央側にある半田バンプ４ｃは、さらに、半田バンプ４
ａ，４ｂに比べて横断面形状が小さくなっている。

【００１６】すなわち、本実施例では、回路基板５に形
成されている各半田バンプ４の横断面形状が、焦電体基
板８に配列形成した各赤外線センサ素子１ごとの熱抵抗
の大きさに合わせて、熱抵抗が大きくなる素子１ａに対
応する位置の半田バンプ４ａの横断面形状は大きく形成
され、熱抵抗が中位になる素子１ｂに対応する位置の半
田バンプ１ｂの横断面形状は中位に形成され、熱抵抗が
小さくなる１ｃに対応する位置の半田バンプ４ｃの横断
面形状は小さく形成されており、このように、回路基板
５上に搭載される焦電体基板８の各赤外線センサ素子１
の焦電体基板８上での配列位置によって定まる熱抵抗の
大きさを考慮し、熱抵抗が大きくなる配列位置になるに
従い、赤外線アレイセンサを回路基板５に接続する半田
バンプ４の横断面形状を大きくしたことが本実施例の特
徴的なことである。

【００１７】そして、図２の（ｂ）に示すように、半田
バンプ４の横断面形状が大きい半田バンプ４ａは熱が半
田バンプ４ａを通り、回路基板側に放出され易く、横断
面形状が中位の半田バンプ４ｂは半田バンプ４ａよりも
熱が放出されにくく、横断面形状が小さい半田バンプ４
ｃは、半田バンプ４ｂよりも、さらに、熱が放出されに
くくなっている。

【００１８】なお、図１の（ｂ）に示されるように、各
半田バンプ４ａ〜４ｃの縦断面は同じ高さとなってお
り、各半田バンプ４ｃと各赤外線センサ素子１は、従来
例と同様に、互いに同じ量の導電性樹脂18により導通接
着され、図３に示したような作製手順により、本実施例
の赤外線アレイセンサが作製されている。

【００１９】本実施例は、以上のように構成されてお
り、次にその動作について説明する。本実施例の赤外線
アレイセンサにおいても、各赤外線センサ素子１は従来
例と同様に動作するが、本実施例では、各赤外線センサ
素子１の熱抵抗の大きさを考慮し、熱抵抗が大きくなる
赤外線センサ素子１ａに対応する半田バンプ４ａはその
横断面形状が大きく、赤外線センサ素子１ａに比べて熱
抵抗が小さい赤外線センサ素子１ｂに対応する半田バン
プ４ｂは、前記半田バンプ４ａよりも横断面形状が小さ
く、さらに、それよりも熱抵抗が小さい赤外線センサ素
子１ｃに対応する半田バンプ４ｃは、さらに、その横断
面形状が小さくなっており、赤外線センサ素子１の熱抵
抗が大きいものほど、その素子１と回路基板５とを接続
する半田バンプ４から熱が逃げ易く、赤外線センサ素子
１の熱抵抗が小さいものほど、その素子１と回路基板５
とを接続する半田バンプ４から放出される熱の割合が小
さいために、各赤外線センサ素子１と半田バンプ４の両
方から放出される熱の割合は、ほぼ等しくなり、結果的
に、赤外線センサ素子ごとの熱抵抗のばらつきが低減さ
れる。

【００２０】本実施例によれば、上記動作により、各赤
外線センサ素子１の焦電体基板上での配列位置によって
定まる熱抵抗の大きさのばらつきが低減されるために、
従来例のように、赤外線センサ素子の検出信号をアンプ
により増幅するときに、赤外線センサ素子ごとにゲイン
を調節するような面倒な手間をかけなくとも、各赤外線
センサ素子ごとの感度のばらつきを抑制することができ
る。

【００２１】なお、本考案は、上記実施例に限定される
ことはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば、上
記実施例では、縦横４個ずつ、合計16個の赤外線センサ
素子１が焦電体基板８に配列形成されていたが、赤外線
センサ素子１の数や配列状態は上記実施例に限定される
ことはなく、素子１の配列数は縦と横が同じ配列数でも
構わないし、配列数が違っていても構わない。そして、
赤外線センサ素子の配列数や配列状態が変化した場合
は、それらの各赤外線センサ素子１の焦電体基板８上で
の配列位置を定める熱抵抗の大きさを考慮して、回路基
板５に形成される半田バンプ４の横断面形状を適宜設定
すればよい。

【００２２】また、上記実施例では、赤外線センサ素子
１が二次元アレイ状に配列形成された赤外線センサとし
たが、赤外線アレイセンサは、図７に示したように、赤
外線センサ素子１が一次元アレイ状に配列形成されたリ
ニアアレイセンサでも構わない。

【００２３】

【考案の効果】本考案によれば、各赤外線センサ素子の
焦電体基板上での配列位置によって定まる熱抵抗の大き
さを考慮し、熱抵抗が大きくなる配列位置になるに従
い、赤外線センサ素子を回路基板に接続する半田バンプ
の横断面形状を大きくしたために、赤外線センサ素子か
ら熱が逃げにくいために熱抵抗が大きくなる赤外線セン
サ素子と回路基板を接続する半田バンプの横断面形状が
大きく、半田バンプから熱が逃げ易くなっており、その
逆に、赤外線センサ素子から熱が逃げ易いために熱抵抗
が小さい赤外線センサ素子と、回路基板を接続する半田
バンプの横断面形状が小さく、半田バンプからは熱が逃
げにくくなっており、各赤外線センサ素子と半田バンプ
との両方から逃げる熱の割合を同じようにすることが可
能となり、結果的には、各赤外線センサ素子ごとの熱抵
抗のばらつきが低減され、各赤外線センサ素子ごとの感
度のばらつきを小さくすることができる。

【００２４】そして、赤外線センサ素子ごとの熱抵抗の
ばらつきに合わせて適宜半田バンプの横断面形状を任意
に設定することができるため、微妙な感度調整が可能と
なり、しかも、赤外線アレイセンサを設計する段階で、
各赤外線センサ素子ごとの感度のばらつきを抑制するこ
とができ、そのため、従来のように、リニアアレイセン
サにおいて、ダミー素子を設けたりする必要もなく、二
次元アレイセンサにおいて、各赤外線センサ素子ごとの
検出信号をアンプで増幅するときに、素子ごとにゲイン
を調整するといったような面倒な手間がかかることもな
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係わる赤外線アレイセンサに備えられ
た回路基板５と半田バンプ４の配設状態を示す構成図で
ある。

【図２】二次元アレイセンサの各赤外線センサ素子１と
図１の半田バンプ４から熱が放出される状態をそれぞれ
示す説明図である。

【図３】赤外線アレイセンサの分解斜視図である。

【図４】赤外線アレイセンサの感度の説明図である。

【図５】従来の赤外線アレイセンサの要部を示す説明図
である。

【図６】赤外線センサ素子１を二次元アレイ状に配設し
た焦電体基板８を示す説明図である。

【図７】赤外線センサ素子１を一次元アレイ状に配設し
たリニアアレイセンサを示す説明図である。

【符号の説明】

１赤外線センサ素子４半田バンプ５回路基板８焦電体基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01J 1/02 G01J 1/42 G01J 5/02 G01J 5/12 G01V 9/04 H01L 37/02

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】焦電体基板に複数の赤外線センサ素子が
アレイ状に配列形成され、各赤外線センサ素子と回路基
板は半田バンプを介して接続されている赤外線アレイセ
ンサにおいて、前記各赤外線センサ素子の焦電体基板上
での配列配置によって定まる熱抵抗の大きさを考慮し、
熱抵抗が大きくなる配列位置になるに従い赤外線アレイ
センサの前記各赤外線センサ素子をそれぞれ回路基板に
接続する半田バンプの横断面形状を大きくしたことを特
徴とする赤外線アレイセンサ。
【請求項２】焦電体基板に複数の赤外線センサ素子が
二次元アレイ状に配列形成されていることを特徴とする
請求項１記載の赤外線アレイセンサ。