JP2929204B2 - サーモパイル - Google Patents
サーモパイルInfo
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/02—Constructional details
-
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- G01J5/0225—Shape of the cavity itself or of elements contained in or suspended over the cavity
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- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は，人体の検知，あるいは各種の非接触温度検
出に用いられる赤外線を検出するサーモパイルに関す
る。
出に用いられる赤外線を検出するサーモパイルに関す
る。
［従来の技術］ 従来のサーモパイルの構成を第２図に示す。絶縁性基
板１の上に熱電材料2a及び熱電材料2bの組合せで直列に
配列された熱電対パターン２が蒸着等の手段により形成
されている。熱電材料としてはBi−Sb,Bi−Te等の高熱
電能を持つ材料が選択される。熱電対パターン２の内側
には温接点20が配列され，外側には冷接点21が配置され
る。そして冷接点21をその上面にて含む形にて絶縁性基
板１がヒートシンク５の上に固定されている。熱電対パ
ターン２の温接点20の内側部分には，クリアランスｄ
（ｄは50〜100μｍ前後）をもって赤外線吸収層４が形
成されている。赤外線吸収層４は通常最も赤外線の吸収
率がすぐれている金黒が用いられる。
板１の上に熱電材料2a及び熱電材料2bの組合せで直列に
配列された熱電対パターン２が蒸着等の手段により形成
されている。熱電材料としてはBi−Sb,Bi−Te等の高熱
電能を持つ材料が選択される。熱電対パターン２の内側
には温接点20が配列され，外側には冷接点21が配置され
る。そして冷接点21をその上面にて含む形にて絶縁性基
板１がヒートシンク５の上に固定されている。熱電対パ
ターン２の温接点20の内側部分には，クリアランスｄ
（ｄは50〜100μｍ前後）をもって赤外線吸収層４が形
成されている。赤外線吸収層４は通常最も赤外線の吸収
率がすぐれている金黒が用いられる。
サーモパイルが赤外線を検出する原理は以下のごとく
である。被検出物体（人体等）から発生した赤外線は，
赤外線吸収層４に吸収され赤外線吸収層４の温度が上昇
する。この温度上昇による熱がクリアランスｄの区間を
介して基板１上を伝達して，熱電対パターン２の温接点
20を温度上昇させる。冷接点21の温度はほぼヒートシン
ク５の温度（室温に等しい）に保たれているので，温接
点20と冷接点21の間には温度差△Ｔが生じる。この△Ｔ
にもとずいて出力電圧V0が出力端子6a,6b間に生ずる。
である。被検出物体（人体等）から発生した赤外線は，
赤外線吸収層４に吸収され赤外線吸収層４の温度が上昇
する。この温度上昇による熱がクリアランスｄの区間を
介して基板１上を伝達して，熱電対パターン２の温接点
20を温度上昇させる。冷接点21の温度はほぼヒートシン
ク５の温度（室温に等しい）に保たれているので，温接
点20と冷接点21の間には温度差△Ｔが生じる。この△Ｔ
にもとずいて出力電圧V0が出力端子6a,6b間に生ずる。
尚、出力電圧V0は（熱電材料2a及び2bによる熱伝能α
（μV/℃））×（熱電対の対数）である。
（μV/℃））×（熱電対の対数）である。
赤外線吸収層４は，比抵抗が低くほぼ金属並の比抵抗
を示すので，熱電対パターンの温接点と直接接触すると
熱電対の出力電圧を著しく低下させてしまう。そのた
め，赤外線吸収層４はクリアランスｄをもって温接点20
の内側へ形成せざるを得ない。又クリアランスｄの大き
さは熱伝達上はなるべく小さい方が好ましいが、現実に
は量産上の歩留り等を考慮すると約50〜100μｍ前後の
値に設定せざるを得ない。したがって，赤外線吸収層４
の周辺部の温度と温接点20の間には，クリアランスｄの
分に相当する温度差が生じてしまう。従って，赤外線入
射パワーに対する温接点20の温度上昇に対する熱的な効
率が低い。
を示すので，熱電対パターンの温接点と直接接触すると
熱電対の出力電圧を著しく低下させてしまう。そのた
め，赤外線吸収層４はクリアランスｄをもって温接点20
の内側へ形成せざるを得ない。又クリアランスｄの大き
さは熱伝達上はなるべく小さい方が好ましいが、現実に
は量産上の歩留り等を考慮すると約50〜100μｍ前後の
値に設定せざるを得ない。したがって，赤外線吸収層４
の周辺部の温度と温接点20の間には，クリアランスｄの
分に相当する温度差が生じてしまう。従って，赤外線入
射パワーに対する温接点20の温度上昇に対する熱的な効
率が低い。
上記欠点の一つの改良法として，第３図に示すごと
く，絶縁性基板１の熱電対２の形成された面とその面と
反対の面に赤外線吸収層４を設ける方法がある。尚，赤
外線吸収層４の大きさは温接点20を完全に含むようにす
る。
く，絶縁性基板１の熱電対２の形成された面とその面と
反対の面に赤外線吸収層４を設ける方法がある。尚，赤
外線吸収層４の大きさは温接点20を完全に含むようにす
る。
［発明が解決するための課題］ しかしながら，この場合も絶縁性基板が通常20〜50μ
ｍの有機系フィルムであるため，この厚みの熱分布が無
視できない。即ち，赤外線入射パワーに対する温接点の
温度上昇の熱的効率が低い。しかも，熱電対の面とヒー
トシンク（通常アルミ等の金属が用いられる）とが対向
する形となるため，熱電対とヒートシンクとの絶縁性処
理及び外部端子の引き出し処理が複雑となり，製造工程
が複雑になるという欠点を持つ。
ｍの有機系フィルムであるため，この厚みの熱分布が無
視できない。即ち，赤外線入射パワーに対する温接点の
温度上昇の熱的効率が低い。しかも，熱電対の面とヒー
トシンク（通常アルミ等の金属が用いられる）とが対向
する形となるため，熱電対とヒートシンクとの絶縁性処
理及び外部端子の引き出し処理が複雑となり，製造工程
が複雑になるという欠点を持つ。
本発明の技術的課題は，従来の欠点を改善し，赤外線
入射パワーに対する熱電対パターンの温接点部の温度上
昇の効率を向上させ，しかも組立てやすい量産に適した
サーモパイルを提供することである。
入射パワーに対する熱電対パターンの温接点部の温度上
昇の効率を向上させ，しかも組立てやすい量産に適した
サーモパイルを提供することである。
［課題を解決するための手段］ 本発明によれば，絶縁性基板と，該絶縁性基板に形成
された温接点及び冷接点を有する熱電対パターンと，前
記温接点を加熱するために赤外線を吸収する赤外線吸収
層とを有するサーモパイルにおいて，前記絶縁性基板は
前記熱電対パターンを被膜した弾力性をもつ樹脂コーテ
ィング層を有し、前記樹脂コーティング層の上に前記赤
外線吸収層が形成されていることを特徴とするサーモパ
イルが得られる。
された温接点及び冷接点を有する熱電対パターンと，前
記温接点を加熱するために赤外線を吸収する赤外線吸収
層とを有するサーモパイルにおいて，前記絶縁性基板は
前記熱電対パターンを被膜した弾力性をもつ樹脂コーテ
ィング層を有し、前記樹脂コーティング層の上に前記赤
外線吸収層が形成されていることを特徴とするサーモパ
イルが得られる。
［実施例］ 第１図に本発明によるサーモパイルの一実施例を示
す。１は絶縁性基板であり，マイカ，ポリイミド，ポリ
エチレン等を材質とする厚み25〜50μｍ厚のフィルムで
ある。絶縁性基板１の上には、第１の熱電材料2aと第２
の熱電材料2bとの組合せによる熱電対パターン２が蒸着
あるいはスパッタ等により形成されている。
す。１は絶縁性基板であり，マイカ，ポリイミド，ポリ
エチレン等を材質とする厚み25〜50μｍ厚のフィルムで
ある。絶縁性基板１の上には、第１の熱電材料2aと第２
の熱電材料2bとの組合せによる熱電対パターン２が蒸着
あるいはスパッタ等により形成されている。
ヒートシンク５は，アルミ等の熱電導係数が大なる材
料にてリング状に作られている。ヒートシンク５の内径
は，熱電対パターン２の温接点20と冷接点21の中間に設
定されている。絶縁性基板１がヒートシンク５の上に密
着固定され，この結果、冷接点21はほぼヒートシンク５
の温度に保持される。
料にてリング状に作られている。ヒートシンク５の内径
は，熱電対パターン２の温接点20と冷接点21の中間に設
定されている。絶縁性基板１がヒートシンク５の上に密
着固定され，この結果、冷接点21はほぼヒートシンク５
の温度に保持される。
絶縁性基板１の面で熱電対パターン２が形成された面
には図に示すごとく弾力性のある樹脂コーティング層３
が形成されている。コーティング層３の厚みは，絶縁性
基板１の厚みよりは小で，通常５μｍ以下に設定され
る。
には図に示すごとく弾力性のある樹脂コーティング層３
が形成されている。コーティング層３の厚みは，絶縁性
基板１の厚みよりは小で，通常５μｍ以下に設定され
る。
樹脂コーティング層３の材質は通常ポリイミド樹脂が
用いられ，その熱伝導率は0.0015〜0.0020w/cm degであ
り，絶縁性基板２とほぼ同程度のオーダーの熱伝導率を
持つ。
用いられ，その熱伝導率は0.0015〜0.0020w/cm degであ
り，絶縁性基板２とほぼ同程度のオーダーの熱伝導率を
持つ。
樹脂コーティング層３の形成方法として，特に，量産
性がすぐれ膜厚を薄くでき，しかも均一化できるスピン
コーティング法を用いる。
性がすぐれ膜厚を薄くでき，しかも均一化できるスピン
コーティング法を用いる。
樹脂コーティング層３により熱電対パターンの表面が
絶縁処理され，それにより温接点20の配列された径寸法
よりも約クリアランスｋだけ外側の領域に相当する部分
に金黒等の赤外線吸収層４を形成することが可能とな
る。ｋの大きさは通常100〜200μｍ程度に選択され，赤
外線吸収層４の外径は約1.2〜1.5mmφに選択される。
絶縁処理され，それにより温接点20の配列された径寸法
よりも約クリアランスｋだけ外側の領域に相当する部分
に金黒等の赤外線吸収層４を形成することが可能とな
る。ｋの大きさは通常100〜200μｍ程度に選択され，赤
外線吸収層４の外径は約1.2〜1.5mmφに選択される。
なお，樹脂コーティング層３の形成について，熱電対
パターン２の出力端子6a,6bの部分だけは，マスキング
等の手段により樹脂コーティング層が形成されないよう
な配慮がなされている。
パターン２の出力端子6a,6bの部分だけは，マスキング
等の手段により樹脂コーティング層が形成されないよう
な配慮がなされている。
ここで本発明によるサーモパイルは従来に比べて下記
の点ですぐれている。
の点ですぐれている。
樹脂コーティング層３による絶縁処理を行っている
ので，金黒等の赤外線吸収層４（比抵抗は金属と同レベ
ルである）をその外周部分をほぼ熱電対パターン２の温
接点20部分まで拡大することが可能となっている。赤外
線吸収層４の周辺部から直接樹脂コーティング層３を介
して熱が温接点20に加わり，しかも樹脂コーティング層
３の厚みは,5μｍ以下に薄くしているので，従来の第２
図，第３図のサーモパイルよりも赤外線入射パワーに対
する熱電対パターン20の温度上昇の効率が著しく改善さ
れる。
ので，金黒等の赤外線吸収層４（比抵抗は金属と同レベ
ルである）をその外周部分をほぼ熱電対パターン２の温
接点20部分まで拡大することが可能となっている。赤外
線吸収層４の周辺部から直接樹脂コーティング層３を介
して熱が温接点20に加わり，しかも樹脂コーティング層
３の厚みは,5μｍ以下に薄くしているので，従来の第２
図，第３図のサーモパイルよりも赤外線入射パワーに対
する熱電対パターン20の温度上昇の効率が著しく改善さ
れる。
従来の第３図に比べて熱電対パターン２の面を上側
とすることが出来る。従って，ヒートシンク５との接合
に関して，熱電対パターン２とヒートシンク５との絶縁
処理は，絶縁性基板１にて兼用されるので従来の第３図
のような新たな絶縁処理材７は必要がなく，組立てが容
易となる。
とすることが出来る。従って，ヒートシンク５との接合
に関して，熱電対パターン２とヒートシンク５との絶縁
処理は，絶縁性基板１にて兼用されるので従来の第３図
のような新たな絶縁処理材７は必要がなく，組立てが容
易となる。
なお，本発明では樹脂コーティング層３としては弾力
性を持った材質を選択している。従って，絶縁性基板１
が製造組立時にまげ応力等を受けてまげられたとして
も，十分そのまげに対して樹脂コーティング層３は形状
的に対応でき，クラック，欠け等は全く発生しない。
性を持った材質を選択している。従って，絶縁性基板１
が製造組立時にまげ応力等を受けてまげられたとして
も，十分そのまげに対して樹脂コーティング層３は形状
的に対応でき，クラック，欠け等は全く発生しない。
［発明の効果］ 本発明によれば，従来よりも赤外線入射パワーに対す
る熱電対パターン温接点部の温度上昇の効率を向上さ
せ，組立て易く量産に適したサーモパイルを提供でき
る。
る熱電対パターン温接点部の温度上昇の効率を向上さ
せ，組立て易く量産に適したサーモパイルを提供でき
る。
第１図（ａ）は本発明による一実施例のサーモパイルの
平面図，第１図（ｂ）のＢ−Ｂに沿って切断したサーモ
パイルの断面図，第２図（ａ）は従来のサーモパイルの
平面図，第２図（ｂ）は第２図（ａ）のＢ−Ｂに沿って
切断したサーモパイルの断面図，第３図は従来の他のサ
ーモパイルの断面図である。 1,1……絶縁性基板,2,2……熱電対パターン,2a,2a……
第１の熱電材料,2b,2b……第２の熱電材料,20,20……温
接点,21,21……冷接点,3……樹脂コーティング,4,4,4…
…赤外線吸収層,5,5……ヒートシンク,6a,6b,6a,6b……
出力端子,7……絶縁処理材。
平面図，第１図（ｂ）のＢ−Ｂに沿って切断したサーモ
パイルの断面図，第２図（ａ）は従来のサーモパイルの
平面図，第２図（ｂ）は第２図（ａ）のＢ−Ｂに沿って
切断したサーモパイルの断面図，第３図は従来の他のサ
ーモパイルの断面図である。 1,1……絶縁性基板,2,2……熱電対パターン,2a,2a……
第１の熱電材料,2b,2b……第２の熱電材料,20,20……温
接点,21,21……冷接点,3……樹脂コーティング,4,4,4…
…赤外線吸収層,5,5……ヒートシンク,6a,6b,6a,6b……
出力端子,7……絶縁処理材。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−61924（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−10134（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−120766（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−143704（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−190629（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01J 5/02,1/02
Claims (4)
- 【請求項１】絶縁性基板と、該絶縁性基板に形成された
温接点及び冷接点を有する熱電対パターンと、前記温接
点を加熱するために赤外線を吸収する赤外線吸収層とを
有するサーモパイルにおいて、前記絶縁性基板は前記熱
電対パターンを被膜した弾力性をもつ樹脂コーティング
層を有し、前記樹脂コーティング層の上に前記赤外線吸
収層が形成されていることを特徴とするサーモパイル。 - 【請求項２】請求項１記載のサーモパイルにおいて、前
記絶縁性基板が、マイカ、ポリイミド、ポリエチレン等
により形成されたことを特徴とするサーモパイル。 - 【請求項３】請求項１記載のサーモパイルにおいて、前
記樹脂コーティング層が、スピンコーティング法によっ
て形成されたことを特徴とするサーモパイル。 - 【請求項４】請求項１記載のサーモパイルにおいて、前
記樹脂コーティング層の厚みが、前記絶縁性基板の厚み
以下であることを特徴とするサーモパイル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1263839A JP2929204B2 (ja) | 1989-10-12 | 1989-10-12 | サーモパイル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1263839A JP2929204B2 (ja) | 1989-10-12 | 1989-10-12 | サーモパイル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03125935A JPH03125935A (ja) | 1991-05-29 |
| JP2929204B2 true JP2929204B2 (ja) | 1999-08-03 |
Family
ID=17394943
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1263839A Expired - Fee Related JP2929204B2 (ja) | 1989-10-12 | 1989-10-12 | サーモパイル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2929204B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5449910A (en) * | 1993-11-17 | 1995-09-12 | Honeywell Inc. | Infrared radiation imaging array with compound sensors forming each pixel |
| DE29818875U1 (de) * | 1998-10-22 | 1998-12-24 | Bartec Componenten und Systeme GmbH, 97980 Bad Mergentheim | Strahlungssensor |
| US6348650B1 (en) * | 1999-03-24 | 2002-02-19 | Ishizuka Electronics Corporation | Thermopile infrared sensor and process for producing the same |
| KR100359836B1 (ko) * | 2000-02-21 | 2002-11-07 | 엘지전자 주식회사 | 써모파일 센서 |
| DE10320357B4 (de) * | 2003-05-07 | 2010-05-12 | Perkinelmer Optoelectronics Gmbh & Co.Kg | Strahlungssensor, Wafer, Sensorarray und Sensormodul |
| DE102004028032B4 (de) * | 2004-06-09 | 2008-04-17 | Perkinelmer Optoelectronics Gmbh & Co.Kg | Sensorelement |
| US20070095380A1 (en) * | 2005-10-31 | 2007-05-03 | Dewes Brian E | Infrared detecting device with a circular membrane |
| JP5339179B2 (ja) * | 2008-06-20 | 2013-11-13 | 住友電気工業株式会社 | 赤外線検知式ガスセンサおよびそれを用いた排気ガス浄化装置 |
-
1989
- 1989-10-12 JP JP1263839A patent/JP2929204B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03125935A (ja) | 1991-05-29 |
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