JP3463657B2 - 赤外線センサ - Google Patents
赤外線センサInfo
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- JP3463657B2 JP3463657B2 JP2000222852A JP2000222852A JP3463657B2 JP 3463657 B2 JP3463657 B2 JP 3463657B2 JP 2000222852 A JP2000222852 A JP 2000222852A JP 2000222852 A JP2000222852 A JP 2000222852A JP 3463657 B2 JP3463657 B2 JP 3463657B2
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- infrared sensor
- temperature
- film
- thermoelectric
- thermopile
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
- H10N10/10—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
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- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本願発明は赤外線センサに関
し、特に、サーモパイル型の赤外線センサに関する。
し、特に、サーモパイル型の赤外線センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】本願発明の背景となる従来のサーモパイ
ル型の赤外線センサがたとえば特開昭６３−３１８１７
５号に開示されている。この赤外線センサでは、センサ
の精度向上のため、サーモパイルの冷接点の温度を測定
して補償するための感温抵抗膜が基板隅部に設けられて
いる。この感温抵抗膜は、熱電対の熱電材料と同じＢｉ
やＳｂなどの材料で形成される。
ル型の赤外線センサがたとえば特開昭６３−３１８１７
５号に開示されている。この赤外線センサでは、センサ
の精度向上のため、サーモパイルの冷接点の温度を測定
して補償するための感温抵抗膜が基板隅部に設けられて
いる。この感温抵抗膜は、熱電対の熱電材料と同じＢｉ
やＳｂなどの材料で形成される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Ｂｉや
Ｓｂは半金属であり低融点金属であるため、感温抵抗膜
を成膜する場合に、膜質の再現性が得られにくい。ま
た、吸湿や熱履歴による経時変化も大きいことから、温
度補償用抵抗膜としては問題がある。さらに、ＢｉやＳ
ｂの膜は基板への密着性が悪いため、センサ信号を取り
出すための取り出し電極は別の材料で形成する必要があ
る。
Ｓｂは半金属であり低融点金属であるため、感温抵抗膜
を成膜する場合に、膜質の再現性が得られにくい。ま
た、吸湿や熱履歴による経時変化も大きいことから、温
度補償用抵抗膜としては問題がある。さらに、ＢｉやＳ
ｂの膜は基板への密着性が悪いため、センサ信号を取り
出すための取り出し電極は別の材料で形成する必要があ
る。
【０００４】それゆえに、本願発明の主たる目的は、膜
質の再現性が良く、経時変化が少ない温度補償用抵抗膜
を備え、感度精度の良い赤外線センサを提供することで
ある。
質の再現性が良く、経時変化が少ない温度補償用抵抗膜
を備え、感度精度の良い赤外線センサを提供することで
ある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本願発明にかかる赤外線
センサは、異なる熱電材料を熱電材料とはさらに異なる
接合材料で接合してなる熱電対を備えるサーモパイル型
赤外線センサであって、熱電対の形成された基板上に、
接合材料と同じ材料で温度補償用抵抗膜を形成したこと
を特徴とする、赤外線センサである。また、この赤外線
センサにおいては、接合材料と同じ材料でセンサ出力取
り出し用電極を形成してもよい。接合材料としては、Ｐ
ｔ，Ｗ，Ｐｄ，Ｎｉ，Ｃｒの中から選択される材料を用
いることができる。
センサは、異なる熱電材料を熱電材料とはさらに異なる
接合材料で接合してなる熱電対を備えるサーモパイル型
赤外線センサであって、熱電対の形成された基板上に、
接合材料と同じ材料で温度補償用抵抗膜を形成したこと
を特徴とする、赤外線センサである。また、この赤外線
センサにおいては、接合材料と同じ材料でセンサ出力取
り出し用電極を形成してもよい。接合材料としては、Ｐ
ｔ，Ｗ，Ｐｄ，Ｎｉ，Ｃｒの中から選択される材料を用
いることができる。
【０００６】サーモパイルの熱電対を構成する熱電材料
の接合部に熱電材料とは別の材料を用いることにより、
電気的接合性の改良を図ることができ、材料の拡散など
の問題を回避することができる。そして、この接合材料
で温度補償用抵抗膜を形成すれば、従来の製法に新たな
プロセスを追加する必要無く、熱電対の接合部分と温度
補償用抵抗膜のパターンを同時に形成することができ
る。接合材料は成膜が容易で経時変化が少ないので、接
合材料で温度補償用抵抗膜を形成することにより、温度
補償精度が向上し、赤外線センサの感度精度を高めるこ
とができる。
の接合部に熱電材料とは別の材料を用いることにより、
電気的接合性の改良を図ることができ、材料の拡散など
の問題を回避することができる。そして、この接合材料
で温度補償用抵抗膜を形成すれば、従来の製法に新たな
プロセスを追加する必要無く、熱電対の接合部分と温度
補償用抵抗膜のパターンを同時に形成することができ
る。接合材料は成膜が容易で経時変化が少ないので、接
合材料で温度補償用抵抗膜を形成することにより、温度
補償精度が向上し、赤外線センサの感度精度を高めるこ
とができる。
【０００７】本願発明の上述の目的、その他の目的、特
徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明の実施
の形態の詳細な説明から一層明らかとなろう。
徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明の実施
の形態の詳細な説明から一層明らかとなろう。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１は本願発明にかかる赤外線セ
ンサの一実施例の一部を切り欠いて示す斜視図解図であ
る。図１に示す赤外線センサ１０は、薄膜型サーモパイ
ル素子である。この赤外線センサ１０は、たとえばＳｉ
などでなる基板１２を含む。基板１２の表面の全面には
たとえば窒化シリコンや酸化シリコンなどでなる絶縁膜
１３が形成される。基板１２の略中央部には、平面視矩
形状の空洞部１２ａが形成される。空洞部１２ａを覆う
絶縁膜１３によってダイヤフラム部１４が構成される。
ンサの一実施例の一部を切り欠いて示す斜視図解図であ
る。図１に示す赤外線センサ１０は、薄膜型サーモパイ
ル素子である。この赤外線センサ１０は、たとえばＳｉ
などでなる基板１２を含む。基板１２の表面の全面には
たとえば窒化シリコンや酸化シリコンなどでなる絶縁膜
１３が形成される。基板１２の略中央部には、平面視矩
形状の空洞部１２ａが形成される。空洞部１２ａを覆う
絶縁膜１３によってダイヤフラム部１４が構成される。
【０００９】この赤外線センサ１０はたとえば複数の熱
電対を直列または並列に接続してなるサーモパイル１６
を備える。それぞれの熱電対は、温接点１８、冷接点２
０、および熱電パターン２６，２８で構成される。熱電
パターン２６と熱電パターン２８とは、互いに異なる熱
電材料で形成される。熱電材料は、一般的に用いられて
いる材料を用いることができ、たとえば多結晶シリコ
ン、ＩｎＳｂ、Ｓｂ、Ｂｉなどが選択できる。
電対を直列または並列に接続してなるサーモパイル１６
を備える。それぞれの熱電対は、温接点１８、冷接点２
０、および熱電パターン２６，２８で構成される。熱電
パターン２６と熱電パターン２８とは、互いに異なる熱
電材料で形成される。熱電材料は、一般的に用いられて
いる材料を用いることができ、たとえば多結晶シリコ
ン、ＩｎＳｂ、Ｓｂ、Ｂｉなどが選択できる。
【００１０】温接点１８と冷接点２０は、それぞれ熱電
パターン２６，２８の接合部分である。温接点１８はダ
イヤフラム部１４上に形成され、冷接点２０はダイヤフ
ラム部１４の周囲の基板１２上に形成される。温接点１
８、および冷接点２０を形成するための接合材料として
は、たとえばＰｔ，Ｗ，Ｐｄ，Ｎｉ，またはＣｒなどが
選択できる。
パターン２６，２８の接合部分である。温接点１８はダ
イヤフラム部１４上に形成され、冷接点２０はダイヤフ
ラム部１４の周囲の基板１２上に形成される。温接点１
８、および冷接点２０を形成するための接合材料として
は、たとえばＰｔ，Ｗ，Ｐｄ，Ｎｉ，またはＣｒなどが
選択できる。
【００１１】また、ダイヤフラム部１４の周囲の基板１
２上には、サーモパイル１６の両端に接続されたセンサ
出力取り出し電極２２が形成される。このセンサ出力取
り出し電極２２は上述の温接点１８および冷接点２０を
形成するために用いた材料と同じ接合材料で形成され
る。
２上には、サーモパイル１６の両端に接続されたセンサ
出力取り出し電極２２が形成される。このセンサ出力取
り出し電極２２は上述の温接点１８および冷接点２０を
形成するために用いた材料と同じ接合材料で形成され
る。
【００１２】さらに、基板１２上のサーモパイル１６の
形成された面と同一面の隅部には、上述の温接点１８お
よび冷接点２０を形成するために用いた材料と同じ材料
で温度補償用抵抗膜３０が形成される。温度補償用抵抗
膜３０の上にはたとえば櫛状電極が形成されて、基板１
２の隅部の温度を測定して温度補償するための薄膜サー
ミスタが構成される。基板１２の隅部は熱容量が大で熱
伝導性がダイヤフラム部１４に比べて高いので、冷接点
２０へ悪影響を与えることなく、基板１２上の冷接点２
０近傍の温度を薄膜サーミスタの抵抗値として測定する
ことができる。これにより入射した赤外線量を正確に測
定し、測定物の温度を正確に測ることができる。
形成された面と同一面の隅部には、上述の温接点１８お
よび冷接点２０を形成するために用いた材料と同じ材料
で温度補償用抵抗膜３０が形成される。温度補償用抵抗
膜３０の上にはたとえば櫛状電極が形成されて、基板１
２の隅部の温度を測定して温度補償するための薄膜サー
ミスタが構成される。基板１２の隅部は熱容量が大で熱
伝導性がダイヤフラム部１４に比べて高いので、冷接点
２０へ悪影響を与えることなく、基板１２上の冷接点２
０近傍の温度を薄膜サーミスタの抵抗値として測定する
ことができる。これにより入射した赤外線量を正確に測
定し、測定物の温度を正確に測ることができる。
【００１３】さらに、ダイヤフラム部１４上には、たと
えばＮｉＣｒ、金黒、酸化チタンなどでなる平面視略矩
形状の赤外線吸収膜２４が形成される。赤外線吸収膜２
４は、センサに入射する赤外線を吸収してダイヤフラム
部１４の温度を効率良く上昇させるためのものである。
えばＮｉＣｒ、金黒、酸化チタンなどでなる平面視略矩
形状の赤外線吸収膜２４が形成される。赤外線吸収膜２
４は、センサに入射する赤外線を吸収してダイヤフラム
部１４の温度を効率良く上昇させるためのものである。
【００１４】この実施例の赤外線センサ１０では、温度
補償用抵抗膜３０を接合材料で形成しているので、温度
補償用抵抗膜３０の膜質の再現性が得やすくなる。ま
た、温度補償用抵抗膜３０の吸湿や熱履歴による経時変
化が小さくなる。そのため、温度補償の精度が向上し、
ひいては赤外線センサ１０の感度精度が向上する。ま
た、温接点１８、冷接点２０、温度補償用抵抗膜３０、
および取り出し電極２２が全て同じ接合材料で形成され
るので、従来の製造方法に比べて工数を減らすことがで
き、製造の合理化、低コスト化を図ることができる。
補償用抵抗膜３０を接合材料で形成しているので、温度
補償用抵抗膜３０の膜質の再現性が得やすくなる。ま
た、温度補償用抵抗膜３０の吸湿や熱履歴による経時変
化が小さくなる。そのため、温度補償の精度が向上し、
ひいては赤外線センサ１０の感度精度が向上する。ま
た、温接点１８、冷接点２０、温度補償用抵抗膜３０、
および取り出し電極２２が全て同じ接合材料で形成され
るので、従来の製造方法に比べて工数を減らすことがで
き、製造の合理化、低コスト化を図ることができる。
【００１５】
【発明の効果】本願発明によれば、コストアップを招く
ことなく、サーモパイルの冷接点部の温度検知を安定に
かつ正確に行えるようになるので、感度精度の高いサー
モパイル型赤外線センサを安価に供給することができ
る。
ことなく、サーモパイルの冷接点部の温度検知を安定に
かつ正確に行えるようになるので、感度精度の高いサー
モパイル型赤外線センサを安価に供給することができ
る。
【図１】本願発明にかかる赤外線センサの一実施例の一
部を切り欠いて示す斜視解図である。
部を切り欠いて示す斜視解図である。
１０ 赤外線センサ
１２ 基板
１３ 絶縁膜
１４ ダイヤフラム部
１６ サーモパイル
１８ 温接点
２０ 冷接点
２２ センサ出力取り出し電極
２４ 赤外線吸収膜
２６，２８ 熱電パターン
３０ 温度補償用抵抗膜
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01J 1/00 - 1/60
G01J 5/00 - 5/62
Claims (3)
- 【請求項１】 異なる熱電材料を前記熱電材料とはさら
に異なる接合材料で接合してなる熱電対を備えるサーモ
パイル型赤外線センサであって、 前記熱電対の形成された基板上に、前記接合材料と同じ
材料で温度補償用抵抗膜を形成したことを特徴とする、
赤外線センサ。 - 【請求項２】 前記接合材料と同じ材料でセンサ出力取
り出し用電極を形成したことを特徴とする、請求項１に
記載の赤外線センサ。 - 【請求項３】 前記接合材料として、Ｐｔ，Ｗ，Ｐｄ，
Ｎｉ，Ｃｒの中から選択される材料が用いられる、請求
項１または請求項２に記載の赤外線センサ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000222852A JP3463657B2 (ja) | 2000-07-24 | 2000-07-24 | 赤外線センサ |
| US09/911,310 US6593519B2 (en) | 2000-07-24 | 2001-07-23 | Infrared sensor |
| DE10135923A DE10135923B4 (de) | 2000-07-24 | 2001-07-24 | Infrarotsensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000222852A JP3463657B2 (ja) | 2000-07-24 | 2000-07-24 | 赤外線センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002039856A JP2002039856A (ja) | 2002-02-06 |
| JP3463657B2 true JP3463657B2 (ja) | 2003-11-05 |
Family
ID=18717043
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000222852A Expired - Fee Related JP3463657B2 (ja) | 2000-07-24 | 2000-07-24 | 赤外線センサ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6593519B2 (ja) |
| JP (1) | JP3463657B2 (ja) |
| DE (1) | DE10135923B4 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| US7131766B2 (en) * | 2003-07-16 | 2006-11-07 | Delphi Technologies, Inc. | Temperature sensor apparatus and method |
| US20070176768A1 (en) * | 2006-01-31 | 2007-08-02 | Scott Jonathan B | Thermocouple microwave power sensor |
| US7785002B2 (en) * | 2006-12-05 | 2010-08-31 | Delphi Technologies, Inc. | P-N junction based thermal detector |
| ITRM20080193A1 (it) * | 2008-04-11 | 2009-10-12 | Univ Milano Bicocca | Dispositivo di conversione termo-elettrica bidirezionale ad effetto seebeck/peltier impiegante nanofili di materiale conduttore o semiconduttore. |
| DE102011056610A1 (de) * | 2011-12-19 | 2013-06-20 | Pyreos Ltd. | Infrarotlichtsensorchip mit hoher Messgenauigkeit und Verfahren zum Herstellen des Infrarotlichtsensorchips |
| CN103245421B (zh) * | 2013-05-16 | 2015-06-10 | 江苏物联网研究发展中心 | 致热型mems热电堆红外探测器结构及其制备方法 |
| CN110186575A (zh) * | 2019-06-25 | 2019-08-30 | 镇江爱豪科思电子科技有限公司 | 一种基于干涉吸收腔红外吸收层的红外探测器及制备方法 |
| CN110186576A (zh) * | 2019-06-25 | 2019-08-30 | 镇江爱豪科思电子科技有限公司 | 基于光学设计高红外吸收层的红外探测器及其制备方法 |
| CN110196104A (zh) * | 2019-06-25 | 2019-09-03 | 镇江爱豪科思电子科技有限公司 | 一种基于红外吸收涂层的红外探测器及其制备方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2526247B2 (ja) * | 1987-06-19 | 1996-08-21 | 新日本無線株式会社 | サ−モパイル |
| JP3258066B2 (ja) * | 1991-03-05 | 2002-02-18 | シチズン時計株式会社 | サーモパイル型赤外線センサの製造方法 |
| JP2976924B2 (ja) | 1997-05-19 | 1999-11-10 | 日本電気株式会社 | 薄膜感温抵抗材料およびその製造方法 |
| JP3836229B2 (ja) | 1997-10-09 | 2006-10-25 | シチズン時計株式会社 | 熱電堆型赤外線検知素子 |
-
2000
- 2000-07-24 JP JP2000222852A patent/JP3463657B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2001
- 2001-07-23 US US09/911,310 patent/US6593519B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2001-07-24 DE DE10135923A patent/DE10135923B4/de not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE10135923A1 (de) | 2002-02-14 |
| US6593519B2 (en) | 2003-07-15 |
| JP2002039856A (ja) | 2002-02-06 |
| DE10135923B4 (de) | 2004-12-23 |
| US20020066477A1 (en) | 2002-06-06 |
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Legal Events
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