JP2676601B2 - 焦電型赤外線検出器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、赤外線焦電素子と、その赤外線焦電素子の
出力段に接続されたFETと、そのFETに対するゲート抵抗
とから成る焦電型赤外線検出器に関する。

〔従来の技術〕

この種の焦電型赤外線検出器の基本的な回路構成は、
第３図に示すように、赤外線焦電素子１の出力段にFET2
を接続すると共に、そのFET2の入力段に、前記赤外線焦
電素子１に並列接続されたゲート抵抗３を設けたものと
なっている。なお、この第３図に示した焦電型赤外線検
出器は、赤外線焦電素子１が一つだけであることから、
一般にシングルタイプと呼ばれている。

そして、かかる焦電型赤外線検出器の具体的構造、つ
まり、各構成要素の実装状態としては、特に、前記赤外
線焦電素子１の配置の仕方（支持体へのマウント状態）
如何が非常に重要である。

即ち、高感度および高精度の検出信号を得るために
は、前記赤外線焦電素子１をその支持体（例えば基板あ
るいは単なる支持台や支持板など）から熱的に分離し
て、その熱放散あるいは不要な熱吸収を可及的に小さく
する必要がある。

そこで、従来の焦電型赤外線検出器においては、第４
図に示すように、ステムＳ上に所定高さを有するアーチ
形細線４…を立て、それらアーチ形細線４…上に各々点
接触状態で赤外線焦電素子１を載置するとか、あるい
は、第５図に示すように、ステムＳ上にスペーサーとし
ての支持台５…を設け、それら支持台５…に亘って赤外
線焦電素子１を載置するとか、あるいはまた、第６図に
示すように、ステムＳの所定高さ上方に、中央部にホー
ル6aを有する支持板６を固定し、その支持板６上に赤外
線焦電素子１を載置する、といったように種々の工夫が
なされていた。なお、上記の各図（第４図，第５図およ
び第６図）において、7a,7b,7cは端子ピン、８はカバ
ー、8aはそのカバー８に設けられたウインドウ材、９…
はボンディングワイヤである。

ところで、従来の焦電型赤外線検出器においては、前
記ゲート抵抗３は、例えば実開昭61−102830号公報に示
されているもののように、ステムＳ上の所定箇所に設け
られて赤外線焦電素子１とボンディングワイヤにて接続
されるとか、あるいは、実開昭61−144448号公報に示さ
れているもののように、支持板６上にパターン形成され
るのが普通であった。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記した従来構成の焦電型赤外線検出
器では、何れのものにおいても、赤外線焦電素子１を熱
的分離状態で支持するための格別な治具（アーチ形細線
４…，支持台５…あるいはホール付き支持板６）を設け
る必要があるために、部品点数が多くなって全体構造が
複雑化するという問題があり、また、赤外線焦電素子１
の両電極部を夫々端子ピン7a,7bまたは支持台５あるい
は支持板６にボンディングワイヤ９…により接続する必
要があるために、製造時のミスボンディングや機械的衝
撃によるボンディングワイヤ９…の脱落等による不良品
が発生し易くて、信頼性に劣ると共に歩留りも悪いとい
う問題もあった。

本発明は、かかる従来実情に鑑みてなされたものであ
って、その目的は、本来必要なもの以外の余計な部品を
用いない簡素な構成のものでありながら、赤外線焦電素
子とその支持体との間の熱的分離状態を十分に確保でき
て高感度および高精度の検出信号を得ることができ、し
かも、製造時における不良品の発生を少なくできる（信
頼性および歩留りを向上できる）焦電型赤外線検出器を
開発・提供せんとすることにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明では、赤外線焦電
素子と、この赤外線焦電素子の出力段に接続されたFET
と、このFETに対するゲート抵抗とから成る焦電型赤外
線検出器において、前記ゲート抵抗としてチップ抵抗体
を用い、このチップ抵抗体を、赤外線焦電素子およびゲ
ート抵抗以外の回路パターンとFETとが付された基板上
の所定箇所に導電性接合剤を介してマウントすると共
に、前記チップ抵抗体の上に前記赤外線焦電素子を、そ
の下方に前記基板との間に熱的分離スペースが形成され
るように載置し、さらに、赤外線焦電素子とチップ抵抗
体との対応する電極部同士を導電性接合剤を介して接合
している。

〔作用〕

上記特徴構成により発揮される作用は下記の通りであ
る。

即ち、上記本発明に係る焦電型赤外線検出器において
は、赤外線焦電素子とゲート抵抗とが並列接続されるも
のであるという原理的構成に着目して、そのゲート抵抗
としてある程度の厚み（高さ）を有するチップ抵抗体を
採用すると共に、そのゲート抵抗としてのチップ抵抗体
を導電性接合剤を介して基板上にマウントし、かつ、そ
のチップ抵抗体の上に導電性接合剤を介して赤外線焦電
素子を載置接続固定する、という構成を採用したことに
よって、後述する実施例の記載からもより一層明らかと
なるように、本来のゲート抵抗としての機能を有するチ
ップ抵抗体に、赤外線焦電素子と基板との間の熱的分離
用スペーサとしての機能をも兼用させることができるの
で、従来構成の焦電型赤外線検出器では必要としていた
格別な熱的分離用治具（アーチ形細線，支持台あるいは
ホール付き支持板など）のような本来必要なもの以外の
余計な部品を用いないで済むようになり、部品点数の削
減および全体構造の簡素化および小型化を実現できるよ
うになり、また、赤外線焦電素子とチップ抵抗体、およ
び、チップ抵抗体と基板を、夫々、導電性接合剤を介し
て接続するようにしたから、それらを容易かつ確実にし
かも互いに強固に接続固定できて、不良品の発生を非常
に少なく抑えることができ、高い信頼性および良好な歩
留まりを達成できるようになった。

〔実施例〕

以下、本発明の具体的な実施例を図面（第１図および
第２図）に基いて説明する。

第１図は、第１実施例に係る焦電型赤外線検出器を示
している。

この実施例に係る焦電型赤外線検出器は前記第３図に
示したものと同様の回路構成を有するシングルタイプの
ものであって、その具体的構造は第１図〈イ〉の縦断正
面図および第１図〈ロ〉の縦断側面図に示すようなもの
とされている。

即ち、これらの図において、１は赤外線焦電素子であ
り、3Aはゲート抵抗３として用いられるチップ抵抗体で
あって、ある程度の厚み（高さ）を有している。また、
Ｏは、前記赤外線焦電素子１およびチップ抵抗体3A
（３）以外の回路パターン（つまり、FET2を含む回路パ
ターン）が付された基板（例えばアルミナ磁器で構成さ
れる）であり、7a,7b,7cは端子ピン、８はカバー、8aは
そのカバー８に設けられたウインドウ材、Ｓはステムで
ある。

前記チップ抵抗体3A（３）は、その両端電極3a,3bに
おいて、前記基板Ｏ上の回路パターンにおける所定箇所
に対して、例えばハンダや銀ペーストなどの導電性接合
剤B,Bを介してマウント接合されており、そして、その
チップ抵抗体3A（３）の上に前記赤外線焦電素子１を載
置した状態で、両者の対応する電極部同士（1aと3a,1b
と3b）を、やはり導電性接合剤B,Bを介して接合してあ
る。

上記のように構成された焦電型赤外線検出器において
は、赤外線焦電素子１を支承固定しているチップ抵抗体
3A（ゲート抵抗３）がある程度の厚み（高さ）を有して
いるのみならず、その基板Ｏおよび赤外線焦電素子１に
対する導電性接合剤Ｂ…による接合厚さも相まって、赤
外線焦電素子１と基板Ｏとの間には、格別な熱的分離用
治具を用いることなしに、十分な熱的分離スペースＨが
確保されることになる。また、前記赤外線焦電素子１と
チップ抵抗体3A,および、チップ抵抗体3Aと基板Ｏは、
夫々、導電性接合剤Ｂ…を介して容易かつ確実にしかも
互いに強固に接続固定されるため、不良品の発生を非常
に少なく抑えることができる。

ところで、上記第１図〈イ〉，〈ロ〉に示したよう
に、赤外線焦電素子を１個のチップ抵抗体3A（ゲート抵
抗３）のみで支承固定させるのではなく、第１図〈ハ〉
の縦断側面図に示すように、チップ抵抗体3Aにより赤外
線焦電素子１の片端部を支承固定すると共に、そのチッ
プ抵抗体3Aおよびそれに関連する導電性接合剤Ｂ…によ
り定まるスペースＨに適合するダミー支持台Ｄにより赤
外線焦電素子１の他端部を支承固定するようにしてもよ
い。なお、このダミー支持台Ｄの基板Ｏおよび赤外線焦
電素子１に対する接合手段としては、例えばボンドなど
の非導電性接合剤ｂ…を用いてもよい。

第２図は、第２実施例に係る焦電型赤外線検出器を示
している。

この第２実施例に係る焦電型赤外線検出器は、所謂デ
ュアルツインタイプと呼ばれるものであって、第２図
〈イ〉に示すような回路構成とされている。

即ち、この実施例において用いられる赤外線焦電素子
１は、２個の焦電素子1A,1Aを直列逆接続し、更に、そ
れを２組並列に設けて構成されており、第２図〈ロ〉の
平面図および第２図〈ハ〉の底面図に示しているよう
に、その表面には各組の共通電極部1a,1bが形成されて
おり、また、その裏面には各組の両端電極部1c,1d,1e,1
fが形成されている。そして、それら２組の直列逆接続
焦電素子1A,1Aに対しては、夫々、FET2,2およびゲート
抵抗3,3が接続されている。なお、上記のように２個の
焦電素子1A,1Aを直列接続してあることにより、周囲温
度変化によるドリフトを防止することができると共に、
更に、それを２組並列に設けてあることにより、同相の
出力以外は信号と見做さないとする時、一方のみの検出
器の出力は後段の信号処理系で却下し得ることにより、
赤外入力信号とノイズ信号の効果的な弁別を実現でき
る。

さて、この第２実施例に係る焦電型赤外線検出器の具
体的構造は、第２図〈ニ〉の横断平面図，第２図〈ホ〉
の縦断正面図，第２図〈ヘ〉の縦断側面図に示すような
ものとされている。

即ち、これらの図において、１は、前記第２図
〈ロ〉，〈ハ〉に示した構成を有する赤外線焦電素子で
あり、3A,3Aはゲート抵抗3,3として用いられるチップ抵
抗体であって、夫々、ある程度の厚み（高さ）を有して
いる。また、Ｏは、前記赤外線焦電素子１およびチップ
抵抗体3A,3A（3,3）以外の回路パターン（つまり、FET
2,3を含む回路パターン）が付された基板であり、7a,7
b,7c,7dはその回路パターンに接続されている端子ピン
であり、８はカバー、8aはそのカバー８に設けられたウ
インドウ材、Ｓはステムである。

前記両チップ抵抗体3A,3A（3,3）は、互いに所定間隔
を隔てる状態で、夫々、その両端電極部3a,3bにおい
て、前記基板Ｏ上の回路パターンにおける所定箇所に対
して、例えばハンダや銀ペーストなどの導電性接合剤Ｂ
…を介してマウント接合されており、そして、それらチ
ップ抵抗体3A,3A（3,3）の上に前記赤外線焦電素子１を
載置した状態で、夫々対応する電極部同士（3aと1c、3b
と1d、3aと1e、3bと1f）を、やはり導電性接合剤Ｂ…を
介して接合してある。

上記のように構成された焦電型赤外線検出器において
も、赤外線焦電素子を支承固定しているチップ抵抗体3
A,3A（ゲート抵抗3,3）が共にある程度の厚み（高さ）
を有していること、ならびに、その基板Ｏおよび赤外線
焦電素子１に対する接合を導電性接合剤Ｂ…を用いて行
っていることから、やはり前記第１実施例のものと同様
に、赤外線焦電素子１と基板Ｏとの間には、格別な熱的
分離用治具を用いることなしに、十分な熱的分離スペー
スＨが確保されると共に、赤外線焦電素子１とチップ抵
抗体3A,3A、および、チップ抵抗体3A,3Aと基板Ｏを、夫
々、容易かつ確実にしかも互いに強固に接続固定でき
る。

なお、上述した本考案の実施例では、シングルタイプ
およびデュアツインルタイプの焦電型赤外線検出器を例
示したが、本考案は、デュアルタイプや更なる多素子
（アレー等）にも同様に適用可能なことは言うまでもな
い。

〔発明の効果〕

以上詳述したところから明らかなように、本発明に係
る焦電型赤外線検出器によれば、ゲート抵抗としてある
程度の厚み（高さ）を有するチップ抵抗体を採用すると
共に、そのゲート抵抗としてのチップ抵抗体を導電性接
合剤を介して基板上にマウントし、かつ、そのチップ抵
抗体の上に導電性接合剤を介して赤外線焦電素子を載置
接続固定する、という特異な構成を採用したことによ
り、本来のゲート抵抗としての機能を有するチップ抵抗
体に、赤外線焦電素子と基板との間の熱的分離用スペー
サとしての機能をも兼用させることができるので、従来
は必要としていた格別の熱的分離用治具（アーチ形細
線，支持台あるいはホール付き支持板など）のような本
来必要なもの以外の余計な部品を用いないて済むように
なり、部品点数の削減および全体構造の簡素化および小
型化を実現でき、また、赤外線焦電素子とチップ抵抗
体、および、チップ抵抗体と基板を、夫々、導電性接合
剤を介して接続するようにしたから、それらを容易かつ
確実にしかも互いに強固に接続固定できて、不良品の発
生を非常に少なく抑えることができ、高い信頼性および
良好な歩留りを達成できる、という優れた効果が発揮さ
れるに至った。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の具体的実施例を示し、第
１図〈イ〉は第１実施例に係る焦電型赤外線検出器の断
面図、第１図〈ロ〉はその縦断側面図（第１図〈イ〉の
Ｉ−Ｉ線矢視図）、第１図〈ハ〉はその変形例の縦断側
面図であり、また、第２図〈イ〉は第２実施例に係る焦
電型赤外線検出器の回路構成図、第２図〈ロ〉はその要
部（赤外線焦電素子）の平面図、第２図〈ハ〉は同要部
の底面図であり、第２図〈ニ〉はその横断平面図、第２
図〈ホ〉はその縦断正面図（第２図〈ニ〉のII−II線矢
視図）、第２図〈へ〉はその縦断側面図（第２図〈ニ〉
のIII−III線矢視図）である。 そして、第３図ないし第６図は、本発明の技術的背景な
らびに従来技術における問題点を説明するためのもので
あって、第３図は焦電型赤外線検出器の基本的回路構成
図、第４図ないし第６図は、夫々、従来構成の各種焦電
型赤外線検出器の縦断正面図を示している。 Ｏ……基板、 １……赤外線焦電素子、 ２……FET、 ３……ゲート抵抗、 3A……チップ抵抗体、 Ｂ……導電性接合剤。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中谷 栄士 京都府京都市南区吉祥院宮の東町２番地 株式会社堀場製作所内 (56)参考文献 特開 昭60−38623（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−144448（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】赤外線焦電素子と、この赤外線焦電素子の
   出力段に接続されたFETと、このFETに対するゲート抵抗
   とから成る焦電型赤外線検出器において、前記ゲート抵
   抗としてチップ抵抗体を用い、このチップ抵抗体を、赤
   外線焦電素子およびゲート抵抗以外の回路パターンとFE
   Tとが付された基板上の所定箇所に導電性接合剤を介し
   てマウントすると共に、前記チップ抵抗体の上に前記赤
   外線焦電素子を、その下方に前記基板との間に熱的分離
   スペースが形成されるように載置し、さらに、赤外線焦
   電素子とチップ抵抗体との対応する電極部同士を導電性
   接合剤を介して接合してあることを特徴とする焦電型赤
   外線検出器。