JP3053096U - 焦電型赤外線センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 大型の焦電素子を実装する支持台の数、位置と配線基板
の形状を限定し、焦電型赤外線センサ自身の落下、又
は、外部衝撃に対する信頼性を向上させる。 【課題】従来の焦電型赤外線センサの支持台の数、位置
と配線基板形状では、大型の焦電素子を実装した場合、
落下または、外部衝撃に対して内部の焦電素子が破損す
るおそれがあり、信頼性が高くなる支持台の数、位置と
配線基板形状の見直しが必至であった。 【解決手段】支持台を焦電素子の４隅を支持できる４箇
所に設け、配線基板形状を五つ以上の角を持つ多角柱、
又は、円柱形状とする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、人体、炎等より発せられる赤外線を検知する焦電型赤外線センサの 構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】

焦電型赤外線センサは、赤外線エネルギーの温度変化に応じて、電気信号が現 れる焦電効果を利用したものである。 図４に、従来の一般的なデュアルの受光電極を持つ焦電型赤外線センサの各構 成部品の組み合わせ構成図を示す。 印刷等の技術により、回路が配線してある配線基板は、その配線基板自身の単 価を下げるために、ＴＯ−５並びに、ＴＯ−３９パッケージ内に収まる必要最低 限のサイズの直方体形状を選択してある。 この配線基板の表面には、焦電素子のサイズに適応した二つの支持台を導電性 の接着剤にて接着し、その上に同じく導電性の接着剤を塗布し、焦電素子が実装 される。この焦電素子の表、並びに、裏面には、蒸着等の技術により、受光電極 が形成されている。焦電素子を実装する面の反対側の配線基板の面には、この焦 電素子より得られた信号を出力信号へと変換するＦＥＴと抵抗等の部品をチップ 部品自動実装機により実装される。これらの各構成部品が、実装される配線基板 は、電源供給端子、出力端子、アース端子等の各端子を具備した金属製のステム と半田付け等の技術により、電気的に接続並びに機械的に支持固定される。 このようにして組み立てられた製品は、図５の断面図に示す様に人体等より発 せられる赤外線を透過させるシリコン等のフィルターを窓部に接着されたＣＡＮ とかん合、溶接されて気密に且つ固定されている。 この構造により、配線基板の単価を安価に抑え、又、焦電素子のサイズに適応 した配線基板上の二つの支持台でバランス良く焦電素子を支え、焦電型赤外線セ ンサ自身の落下又は、外部衝撃等に対し、焦電素子が破損することなく実使用に おいて、安価で高い信頼性を有する焦電型赤外線センサを作ることが出来る。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

昨今、この焦電型赤外線センサを搭載する人体検知器へあらゆる人体の動きに 対する検知能力を追求する潮流が多くなっている。それに伴い焦電型赤外線セン サ自身にも同様の要求が求められ、これらを満足させるための手法として、受光 電極のパターンに特徴を持たせる策が、よく用いられている。 この受光電極に特徴付けすることは、これら受光電極が形成される焦電素子の サイズも大型化が、必然となっている背景がある。 図６には、図４にて説明した従来の一般的なデュアルの受光電極を持つ焦電型 赤外線センサの構造に大型の焦電素子を実装した場合の各構成部品の組み合わせ 構成図を示す。 従来の技術と同様に、配線基板上に焦電素子が実装される。この焦電素子の表 、並びに、裏面には、蒸着等の技術により、受光電極が形成されている。図６の 場合の受光電極は、人体の微動検知を目的とする受光電極パターンを形成したも のである。受光電極パターンは、図４に示すような従来の一般的なデュアルタイ プと異なり、複雑且つ大型化されている。 この大型の焦電素子を実装する面の反対側の配線基板の面は、従来の技術と同 様である。 ところが、この図６に示す構造では、焦電素子が大型となったことで従来の二 つの支持台では、焦電型赤外線センサ自身の落下又は、外部衝撃等に対し、焦電 素子が破損する恐れがあり、とても信頼性が高いとは云えない実力である。これ を回避するために配線基板上の支持台の大きさを大きくしたり、数を増やす事で 回避できるが、図６では、配線基板の形状・サイズが小さく、大きくする必要が あった。しかし、ＴＯ−５又は、ＴＯ−３９の様に限られたパッケージ内では、 配線基板自身の単価が安価となりやすい直方体形状には限界があり、焦電型赤外 線センサ自身の落下又は、外部衝撃等に対して、大型の焦電素子を破損する事の ない支持台の数、位置を実装できるだけの形状・サイズをもつ配線基板を選択す ることが、余儀なくされるという問題点があった。 本考案は、これらの問題点を解決する為に成されたものであり、その意図とす るところは、大型の焦電素子を用いる場合に、焦電型赤外線センサ自身の落下又 は、外部衝撃等に対し、焦電素子が破損することのない支持台の数と位置を備え 持ち、安価な配線基板を用い、高信頼性でかつ安価な焦電型赤外線センサを提供 するものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

本考案は、前途の課題を解決するため図１に示す様に、ＴＯ−５並びにＴＯ− ３９パッケージの焦電型赤外線センサで、焦電効果を有する焦電素子のサイズを パッケージ内で最大限にスペースを必要とする焦電素子を実装する場合に於いて 、配線基板上の焦電素子の支持点を焦電素子の４隅を支持する場所に４箇所設け 、更には、配線基板の形状を五つ以上の角がある多角柱、又は、円柱形状とする ことを特徴とする焦電型赤外線センサである。

【０００５】

【考案に実施の形態】

本考案は、前途の様に配線基板上の焦電素子の支持点を焦電素子の４隅を支持 する場所に４箇所設け、配線基板の形状を五つ以上の角がある多角柱、又は、円 柱とすることにより、焦電型赤外線センサ自身の落下又は、外部衝撃等に対し、 焦電素子が破損することがなく、かつ安価な高信頼性の焦電型赤外線センサを作 ることができる。

【０００６】

【実施例】

図１に、本考案の焦電型赤外線センサの組み合わせ図を示す。図２には、本考 案の焦電型赤外線センサの断面図を示す。以下、図１にて本考案の構成を具体的 に述べる。 配線パターンの印刷された配線基板の表面側の焦電素子を実装する支持部分は 、大型の焦電素子の４隅を支持できる位置に焦電素子を支持する為の支持台を導 電性の接着剤にて接着し、その上に同じく導電性の接着剤を塗布し、焦電素子が 実装される。 図１の焦電素子は、人体の微動検知を目的とする受光電極パターンを形成した ものである。その焦電素子のサイズは、従来の一般的なデュアルタイプと異なり 大型化されている。図１の場合は、長さ５ｍｍ±０．１ｍｍ×幅５ｍｍ±０．１ ｍｍ厚み０．１ｍｍ±０．０５ｍｍの焦電素子サイズのものを実施例として挙げ た。 この配線基板は、図３に示す様に例えば縦１５列×横１５列にアレイ状に配置 された１シートとなっている。この１シートの場合、焦電型赤外線センサ１個分 の配線基板が、２２５個収まっている。この２２５個分の１個（１／２２５個） の単品配線基板の４隅と隣接する配線基板の４隅は、金型等の打ち抜き技術によ り、図３に示す４角形を４５度水平回転させた形状が欠落部として１シート上の ２２５個の単品分が打ち抜かれている。 この１シートの配線基板の裏背面側には、ペースト上の半田をメタルスクリー ンを用いてスクリーン印刷等の技術により半田塗布され、半田塗布部分にチップ 自動実装機を用いてＦＥＴ、抵抗等の部品を実装し、リフロー炉にて半田付けし 、これらの部品は電気的に接続し、機械的に固定される。又、これらの工程は、 １シートの配線基板の状態で、効率良く工程を進めることが出来る。 これら電子部品が実装された１シートの配線基板は、ダイヤモンドブレード等 によるダイシング技術により１シート中の単品配線基板と隣接する配線基板の間 を格子状に一定間隔でダイシングされる。 ダイシング後の配線基板は、単品状態に細分化されその形状は、図１に示す様 な８角柱となる。 このようにして８角柱となった電子部品実装済みの配線基板の電子部品実装面 側と電源供給端子、出力端子、アース端子等の各端子を具備した金属製のステム と半田付け等の技術により、電気的に接続並びに機械的に支持固定される。 このようにして組み立てられた製品は、人体等より発せられる赤外線を透過さ せるシリコン等のフィルターを窓部に接着されたＣＡＮとかん合、溶接されて気 密に且つ固定されている。 本実施例に於ける焦電型赤外線センサ（図１）と、従来の一般的なデュアルの 受光電極を持つ焦電型赤外線センサに本実施例の焦電素子と同一形状並びにサイ ズの大型の焦電素子を実装した焦電型赤外線センサ（図６）を準備し、自然落下 試験を実施したところ、本実施例の焦電型赤外線センサは、従来型に対し、２倍 以上の落下強度があることを確認した。 又、配線基板に於いては、図１では、８角柱の実施例を挙げたが、図７の様な 円柱形状、又は、図８の様な五つ以上の角がある多角柱（図８では、多角柱の例 として１２角柱の配線基板とした）でも、焦電素子の４隅を支持することが出来 れば、焦電型赤外線センサ自身の落下又は、外部衝撃等に対し、焦電素子が破損 することのない高信頼性の焦電型赤外線センサを作ることができ、焦電型赤外線 センサ自身の落下又は、外部衝撃等に対し、焦電素子が破損することのない高信 頼性の焦電型赤外線センサを作ることができるが、配線基板自身の単価を下げて 焦電型赤外線センサ自身の単価を安価に抑え、かつ、できる高信頼性の焦電型赤 外線センサを考えると配線基板の形状は、８角柱が望ましい。 又、焦電型赤外線センサ自身の落下又は、衝撃等に対する強度を更に向上させ る為の手段として図９に示すように 配線基板とステムとの間に円柱、又は、円 筒形状、又は、配線基板の形状に相対した衝撃吸収材（図９では円筒形状を例と した）を具備することにより、外部からの衝撃を衝撃吸収材で吸収し、内部の焦 電素子への影響を抑える事が可能となる。 この図９の構成部品の焦電型赤外線センサを、前途と同様の自然落下試験にて 落下強度の検証を実施したところ、図１の実施例の焦電型赤外線センサに対し、 図９の実施例の焦電型赤外線センサは、１．５倍の落下強度があることを確認出 来た。この検証結果より、衝撃吸収材を具備することにより、さらに信頼性の高 い焦電型赤外線センサを可能とした。

【０００７】

【考案の効果】

本考案により、大型の焦電素子を必要とする場合に、焦電素子の支持点を４隅 に設け、配線基板の形状を五つ以上の角をもつ多角柱又は、円柱形状とする事で 、焦電型赤外線センサ自身の落下又は、外部衝撃等に対し、焦電素子が破損する ことのない高信頼性でかつ安価な焦電型赤外線センサを提供できる効果がある。 更には、配線基板とステムとの間に衝撃吸収材を具備することで信頼性は向上す る。これらに於いて本考案は、工業的に価値がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の焦電型赤外線センサの構成部品の組み
合わせ図

【図２】本考案の焦電型赤外線センサの断面図。

【図３】本考案の焦電型赤外線センサの配線基板のシー
ト形状図。

【図４】従来の焦電型赤外線センサの構成部品の組み合
わせ図。

【図５】従来の焦電型赤外線センサの断面図。

【図６】従来の焦電型赤外線センサに大型焦電素子を実
装した場合の構成部品の組み合わせ図。

【図７】本考案の他の実施例の焦電型赤外線センサの構
成部品の組み合わせ図。

【図８】本考案の他の実施例の焦電型赤外線センサの構
成部品の組み合わせ図。

【図９】本考案の他の実施例の焦電型赤外線センサの構
成部品の組み合わせ図。

【符号の説明】

１ フィルター ２ ＣＡＮ ３ 衝動検知用受光電極 ４ 大型焦電素子 ５ 支持台 ６ 配線基板（８角柱） ７ 配線パターン ８ 抵抗 ９ ＦＥＴ １０ ステム １１ アース端子 １２ 出力端子 １３ 電源供給端子 １４ シート状配線基板 １５ 四角形４５度水平回転欠落部 １６ 格子状ダイシングライン １７ １／２２５個の配線基板 １８ 配線基板（直方体） １９ デュアル受光電極 ２０ デュアル用焦電素子 ２１ 配線基板（円柱） ２２ 配線基板（１２角柱） ２３ 衝撃吸収材（円筒形状）

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＴＯ−５並びにＴＯ−３９パッケージの
   焦電型赤外線センサで、焦電効果を有する焦電素子のサ
   イズをパッケージ内で最大限にスペースを必要とする焦
   電素子を実装する場合に於いて、配線基板上の焦電素子
   の支持点を焦電素子の４隅を支持する場所に４箇所設け
   ることを特徴とする焦電型赤外線センサ。
2. 【請求項２】 請求項１の焦電型赤外線センサに於い
   て、配線基板の形状を五つ以上の角がある多角柱とする
   ことを特徴とする焦電型赤外線センサ。
3. 【請求項３】 請求項１の焦電型赤外線センサに於い
   て、配線基板を円柱形状とすることを特徴とする焦電型
   赤外線センサ。
4. 【請求項４】 請求項１、２、３の焦電型赤外線センサ
   に於いて、配線基板とステムとの間に円柱、又は、円筒
   形状、又は、配線基板の形状に相対した衝撃吸収材を具
   備することを特徴とする焦電型赤外線センサ。