JP4370757B2 - 赤外線検出器 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、物体から輻射される赤外線を検知する赤外線検出器に関するもので、特に製造コストを低減すると共に薄型化に適した赤外線検出器の実装構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に人体を赤外線の変化量で検出する素子には、焦電センサ(焦電型赤外線センサ)と呼ばれるものが多くを占めている。このような焦電センサを用いた赤外線検出器は、防犯用侵入検知器の他、照明等の負荷の自動制御用途として急速に普及しつつある。
【0003】
(従来例1)
従来の赤外線検出器の回路ブロック図を図10に、またその構造例を図11に示す。このような赤外線検出器は、人体の動作により発生した赤外線の変化を、フレネルレンズ等の集光器1により焦電センサ2の受光部に集光し、この焦電センサ2の出力をバンドパスアンプ部3により所望の周波数帯域で信号増幅する。更にコンパレータ部4において、前述のバンドパスアンプ部3により増幅された出力と、あらかじめ設定された閾値レベルとを比較し、出力が閾値レベルよりも大きい場合に検知信号が出力される。更に、コンパレータ部4から検知信号が出力されると、タイマー回路5によりあらかじめ設定された一定の遅延時間(オフディレイタイム)の間、出力回路6がON状態を維持する構成となっている。
【0004】
図11に示した構造例においては、プリント基板7上の外付け電子部品8及び信号処理IC9により、図10におけるバンドパスアンプ部3、コンパレータ部4、タイマー回路5を構成するものである。更に、この赤外線検出器の出力は、リレー等の負荷制御装置を駆動し、照明などの負荷の制御を行う。
【0005】
図10に示した焦電センサ2の内部回路図を図12に示す。焦電センサ2は、PbTiO3 、PZTなどのセラミックやLiTaO3 などの単結晶、PVF2 のような高分子などの焦電効果を有する材料(焦電体)を検知素子として利用するセンサである。焦電効果とは、分極している焦電体に赤外線が入射すると熱に変換され、その温度変化により今まで空気中のイオンと平衡状態にあった状態がバランスを崩し、これにより電荷を発生する特性のことをいう。焦電センサ2では、通常このときに発生する電荷を、FET10と高抵抗Rgによりインピーダンス変換し、電圧信号として取り出すものである。
【0006】
図13に、焦電センサ2の構造を実装斜視図として示す。本例は、焦電素子10上に2つの受光部10a,10bが構成されているもので、一般的にデュアルタイプと呼ばれている。このような焦電センサ2では、焦電素子10はFET11と高抵抗Rgを組み合わせたインピーダンス変換回路とともにプリント基板12上に実装され、その際、焦電素子10はチップの両端に形成された電極部を、プリント基板12上に設けた支持台13の上に橋渡し状に導電性接着剤等で接着され、インピーダンス変換回路と導通をはかった上で、プリント基板12との熱的アイソレーションを確保している。プリント基板12はTO−5ベース14に実装され、TO−5キャップ15が接合されてCANパッケージに収納されている。TO−5キャップ15には赤外線透過フィルタ16を有する検知窓が設けられている。
【0007】
ところで、図12、図13に示した焦電センサ2は、CANパッケージ内に内蔵されているものは焦電素子10及びインピーダンス変換回路を構成するFET11と高抵抗Rgのみであり、実際に赤外線検出器として使用するためには、図10、図11にあるようなバンドパスアンプ部3、コンパレータ部4、タイマー回路5等を外付け回路として設ける必要がある。
【0008】
(従来例2)
この点を改善するために、例えば特願平8−100769のような例が提案されている。本例は、信号処理ICやその他の外付け電子部品をMID(3次元成形回路基板)上に実装するものである。部品実装前のMID基板と外付け電子部品の外観図を図14に、部品実装後のMID基板の外観図を図15に、このようなMID基板を用いた赤外線検出器の構造を図16に、キャップを封止して完成した状態を図17に示す。図中、17はMID基板、18は外付けチップ部品、19は信号処理ICチップ、20は導電性接着剤、21はボンディングワイヤである。
【0009】
この赤外線検出器では、焦電素子10はMID基板17の上部に実装され、その際、焦電素子10は素子チップの両端に形成された電極部を、MID基板17の上部に設けた支持部の上に橋渡し状に導電性接着剤20等で接着され、MID基板17に実装された回路と導通をはかった上で、MID基板17との熱的アイソレーションを確保している。本例は、焦電素子10上に4つの受光部10a〜10dが構成されているもので、一般的にクワッドタイプあるいは4エレメントタイプと呼ばれている。
【0010】
この赤外線検出器に用いる信号処理IC19の概略の回路構成を図18に示す。焦電素子10の検出出力を電流−電圧変換するI/V変換回路▲1▼、その出力を電圧増幅する電圧増幅回路▲2▼、その出力を所定の閾値レベルVWH,VWLと比較するウィンドコンパレータ▲3▼、その出力を受けて出力トランジスタTrを駆動するレベルシフタ▲4▼およびディレイ回路▲5▼を備えている。また、各回路に電源供給する定電圧回路▲6▼と、基準電圧を作成する低ノイズ基準電圧回路▲7▼を備えている。VDDは電源端子、VSSはグランド端子、VCCは定電圧端子、VRは基準電圧端子、SINは信号入力端子、AOUTはアナログ出力端子、OUTはオン/オフの出力端子である。また、Rfは外付けの抵抗、CfおよびC1〜C7は外付けのコンデンサである。これらのコンデンサCfおよびC1〜C7は、容量が数十nF〜数百nFのオーダーであり、信号処理IC19に内蔵することができないので、外付け電子部品18としている。
【0011】
このような構造の赤外線検出器では、焦電素子10とインピーダンス変換回路のみならず、信号処理IC19や外付け電子部品18も金属パッケージ(TO−5)に内蔵されているので、図10〜図13に示したような赤外線検出器に比べると、大幅な小型化が実現できる。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、図10〜図13に示したような赤外線検出器(従来例1)では、焦電センサ2以外にバンドパスアンプ部3、コンパレータ部4、タイマー回路5等の外付け電子部品を必要とする。特にバンドパスアンプ部3においては、人間の動きを検出するために、比較的低い周波数の信号を増幅する必要があり、アルミ電解コンデンサやタンタルコンデンサ等の容量の大きいコンデンサを使用しなければならず、センサの小型化、低コスト化が困難であった。
【0013】
また、図14〜図18に示したような赤外線検出器(従来例2)においては、全ての外付け電子部品を金属パッケージ(TO−5)に内蔵したため、図10〜図13に示したような赤外線検出器(従来例1)と比較して、大幅な小型化を実現することができた。しかしながら、図14〜図18に示した赤外線検出器に用いられているMID基板17は、製造工程が複雑である上に製造設備も高価で、このため製造コストが高く、センサモジュールの低コスト化が困難であった。また、図16に示すように、MID基板17が金属製べース14上に立てるように実装され、MID基板17においては、図15に示すように、信号処理IC19及び電子部品18がMID基板17の側面に縦方向に実装された構造となっている。このため、センサモジュールの低背化が困難であった。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、製造コストを低減すると共に薄型化を可能とした赤外線検出器の実装構造を提供することを課題とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
請求項1の赤外線検出器にあっては、上記の課題を解決するために、図1〜図7に示すように、信号処理IC29を実装するためのIC実装部26と、このIC実装部26の周囲に配置され複数の外部端子40を挿入される外部端子挿入孔25を裏面側に有し、前記信号処理IC29の信号入力端子S,Gに接続される焦電素子10を実装するための素子実装部22を前記IC実装部26とは反対側の面に有する合成樹脂成形体27に、同時一体成形により複数の金属部材をインサートされ、前記信号処理IC29は、複数のオペアンプを縦続接続し、各オペアンプの帰還インピーダンス並びに各オペアンプ間の結合インピーダンスとしてキャパシタとその初期化スイッチを備えて成るスイッチトキャパシタフィルタを用いて人間の動きにより発生した赤外線の変化の周波数帯域の信号を選択的に増幅するバンドパスフィルタ回路29cを含み、前記複数の金属部材は、裏面側の一部が前記IC実装部26に露出して前記信号処理IC29の入力端子パッドS,Gに接続されると共に、表面側の一部が前記素子実装部22に露出して前記焦電素子10の電極部に接続される内部配線用の金属部材と、前記外部端子挿入孔25に挿入された外部端子40にそれぞれ接続されると共に、裏面側の一部が前記IC実装部26に露出して前記信号処理IC29の電源端子パッドE,G及び出力端子パッドQにそれぞれ接続される外部配線用の金属部材を少なくとも含んで構成され、複数の外部端子40を互いに絶縁された状態で貫挿された金属製ベース14を前記合成樹脂成形体27の前記IC実装部26と対向するように配置し、各外部端子40を前記外部端子挿入孔25に挿入接続した状態で、前記合成樹脂成形体27の素子実装部22と対向する赤外線入射窓(フィルタ16)を有する金属製キャップ15を金属製ベース14に接合した構造を有することを特徴とする。
【0015】
請求項2の赤外線検出器にあっては、同じ課題を解決するために、図7〜図9に示すように、信号処理IC29を実装するためのIC実装部26を裏面側に有し、前記信号処理IC29の信号入力端子S,Gに接続される焦電素子10を実装するための素子実装部22を前記IC実装部26とは反対側の面に有する合成樹脂成形体27に、同時一体成形により複数の金属部材をインサートされ、前記信号処理IC29は、複数のオペアンプを縦続接続し、各オペアンプの帰還インピーダンス並びに各オペアンプ間の結合インピーダンスとしてキャパシタとその初期化スイッチを備えて成るスイッチトキャパシタフィルタを用いて人間の動きにより発生した赤外線の変化の周波数帯域の信号を選択的に増幅するバンドパスフィルタ回路29cを含み、前記複数の金属部材は、一端が前記IC実装部26に露出して前記信号処理IC29の入力端子パッドS,Gに接続されると共に、他端が前記素子実装部22に露出して前記焦電素子10の電極部に接続される内部配線用の金属部材と、一端が前記IC実装部26に露出して前記信号処理IC29の電源端子パッドE,G及び出力端子パッドQにそれぞれ接続されると共に、他端が折り曲げられて外部回路と接続される接続端子部35とされた外部配線用の金属部材とを少なくとも含んで構成され、前記接続端子部35は前記IC実装部26の周囲から前記素子実装部22とは反対方向に延出されて、前記IC実装部26と対向するように配置された金属板14aに互いに絶縁された状態で貫挿されており、前記合成樹脂成形体27の素子実装部22と対向する赤外線入射窓(フィルタ16)を有する金属製キャップ15を前記金属板14aに接合した構造を有することを特徴とする。
【0016】
請求項3の発明によれば、請求項1において、金属部材は図1に示すように曲げのない状態で合成樹脂と同時一体に成形されていることを特徴とする。
請求項4の発明によれば、請求項1又は2において、合成樹脂成形体27には焦電素子10の端部を支持する素子支持部24(図1(a),図9(a)参照)が形成されており、前記焦電素子10を橋渡し実装していることを特徴とする。
請求項5の発明によれば、請求項4において、合成樹脂成形体27に形成された凹部に、前記焦電素子10の端部を支持する素子支持部24が形成されていることを特徴とする。
【0017】
請求項6の発明によれば、請求項1又は2において、合成樹脂成形体27の素子実装部22の裏面に凹部を形成し、前記凹部にIC実装部26(図1(b),図9(b)参照)を形成したことを特徴とする。
請求項7の発明によれば、請求項6において、合成樹脂成形体27の凹部の壁面は、傾斜を有していることを特徴とする。
【0018】
請求項8の発明によれば、請求項1又は2において、合成樹脂成形体27に前記信号処理IC29の外付け電子部品18を実装するための凹部(図1(a)の電子部品実装部23参照)を形成し、前記凹部の近接箇所に金属部材が露出した箇所を設け、前記凹部に図3のように前記信号処理IC29の外付け電子部品18を落とし込み実装した上で、前記金属部材の露出部と前記電子部品18の端子を接続したことを特徴とする。
請求項9の発明によれば、請求項1において、合成樹脂成形体27の外部端子挿入孔25(図1(b)参照)は、金属製ベース14に貫挿された外部端子40を挿入するための傾斜を有する丸穴であることを特徴とする。
【0019】
【発明の実施の形態】
(実施の形態1)
以下、本発明の実施の形態1に係る赤外線検知器を、図1〜図7に基づいて詳細に説明する。図2は本発明の実施の形態1に係る赤外線検出器の外観図である。また、図3に図2に示した赤外線検出器の分解斜視図を示す。これらの図に示すように、本実施の形態においては、金属製の配線部材と合成樹脂が同時一体に成形された同時成形体27に、電子部品18、焦電素子10、信号処理ICなどを実装して同時成形ブロックとし、さらにこの同時成形ブロックを金属製べース14上に実装して、金属製キャップ15を溶接するといった構造である。
【0020】
前述の同時成形体27の詳細な構成を図1に示す。(a)は素子実装面(表面)を上にした斜視図、(b)はIC実装面(裏面)を上にした斜視図である。両図ともに、黒い部分は金属製の配線部材が露出している部分を示しており、点線は金属製の配線部材が合成樹脂に埋まっている部分を示している。また、実線は合成樹脂の成形体を示している。図中、22は素子実装部、23は電子部品実装部、24は素子支持部、25は外部端子挿入孔、26はIC実装部であり、これらは同時成形体27に形成されている。また、31は素子接続端子部、32は電子部品接続端子部、33は端子接続部、34はワイヤボンディングパッド部であり、これらは金属製の配線部材の一部が露出した部分である。
【0021】
次に、本実施の形態に係る赤外線検出器の概略の製造工程を図4〜図6に示し説明する。まず、金属製の配線部材のもととなる金属製の平板30(図4(a)参照)が用意される。なお、図4と図5においては金属平板30の一部を切り出した状態で示しているが、実際には所定の幅の金属平板30がフープ状に巻かれている。金属平板30の厚さは例えば0.15mm程度で、材料は例えば銅などである。
【0022】
次に前述の金属平板30が、抜き型により所定の形状に抜き加工される(図4(b)参照)。図4では図示を省略したが、この状態で金属平板30の表面に、銀などのメッキ処理が施される。メッキ処理は金属平板30の全体に施す場合や、必要箇所のみに施す場合(部分メッキ)がある。ここで必要箇所というのは、後述するが、ワイヤボンディングするパッド部分や、焦電素子10や電子部品18との接続部などである。
【0023】
そして、所定の形状となった金属平板30が、金型において合成樹脂と同時一体成形される(図4(c)参照)。図1に個片化された同時成形体27の斜視図を示したが、この図1に示されるように、素子実装面(表面)には素子接続端子部31、電子部品接続端子部32、金属製ベース14の外部端子40との端子接続部33となる金属部分が露出しており、また、IC実装面(裏面)にはワイヤボンディングパッド部34となる金属部分が露出している。
【0024】
また、図1に示すように、本実施の形態においては、金属平板30に曲げのない状態で同時一体成形されていることも特徴のひとつである。曲げが必要な場合には、成形の前段階で曲げ加工の工程が入ることになるので、曲げのないほうが製造コストが低減することは言うまでもない。
【0025】
次に、図5(d)に示すように、信号処理IC29が同時成形体27に実装される。図1に示すように、同時成形体27の裏面の凹部26に信号処理IC29を実装するような構造となっており、その壁面は傾斜(テーパー)を有している。信号処理IC29は、前述の凹部26の略中央部分にダイボンディングされ、固定される。その上で、信号処理IC29上に設けられた端子パッドと、同時成形体27に設けられたワイヤボンディングパッド部34を、金属ワイヤ(金、アルミニウムなど)により導通させる。ワイヤボンディング装置の先端部分(キャピラリー)からワイヤを張るが、前述の凹部26の壁面に、キャピラリーの先端角度に応じたテーパーが形成されていることで、同時成形体27の小型化を図ることができる。
【0026】
次に、図5(e)に示すように、信号処理IC29を実装した凹部26に樹脂28を注入、硬化して封止を行う。その上で、金属平板30から同時成形体27が切断され、個片化される(図5(f)参照)。個片化された同時成形体27は、図6に示すように、金属製べース14(TO−5)上に実装され、その後に焦電素子10と電子部品18が所定の位置に実装される。
【0027】
この工程をより詳細に説明すると、まず第一に個片化された同時成形体27が、TO−5の金属製べース14上に実装される。この金属製べース14には、内部側(インナー側)、外部側(アウター側)にそれぞれ3本の外部端子40が構成されており、そのうち1本(図6においては右端)は台座部分と電気的に接合されており、残り2本の端子は、それぞれ台座部分とは電気的に絶縁された構造となっている。インナー側の3本の端子は、図1に示した3つの外部端子挿入孔25を介して、同時成形体27に挿入される。この同時成形体27に形成された外部端子挿入孔25は、略円筒形状をなす丸穴であり、その側壁には傾斜(テーパー)が形成されている。同時成形体27と金属製べース14の間に、若干の位置ずれがあった場合でも、このテーパーにより金属製べース14の外部端子40を誘い込む構造となっているので、製造が容易となり、ひいては製造コストの低減につながる。
【0028】
このようにして組み立てられた同時成形体27と金属製ベース14は、図1に示された同時成形体27の端子接続部33と金属製ベース14の外部端子40に銀ぺーストを塗布、硬化することにより、導通される。
【0029】
次に焦電素子10及び電子部品18の実装を行う。焦電素子10は、図1に示した同時成形体27の表面に略凹状に形成された素子実装部22に落とし込み実装される。より具体的に説明すると、同時成形体27の素子実装部22の両端には、素子接続端子部31を含む形で、素子支持部24が形成されている。略凹状の素子実装部22に焦電素子10を落とし込むことにより、同時成形体27に対する焦電素子10の位置精度が向上する。また、焦電素子10を両端の素子支持部24に設けられた素子接続端子部31で、銀ペーストにより接続するので、焦電素子10は同時成形体27に橋渡し実装されることになり、焦電素子10と同時成形体27との間の熱的アイソレーションが保たれ、良好な感度を得ることができる。また、図6に示すように、焦電素子10の各受光部を形成する略U字型の切り込みを、同時成形体27に橋渡し実装される端部とは直交する方向に開口させたことによって、同時成形体27と各受光部との間の熱的アイソレーションがさらに良好となる。
【0030】
また、外付けの電子部品18は、図1に示した同時成形体27の表面に略凹状に形成された、電子部品実装部23に落とし込み実装される。電子部品18の電極と、同時成形体27の電子部品接続端子部32は、銀ぺーストにより接続される。このようにすることにより、部品の位置決めが容易となり、ひいては製造コストが低減され、また電子部品が同時成形体27の表面から突出することがないので、センサモジュールの小型化につながる。
【0031】
最後に、図3に示すように、同時成形体27が実装された金属製べース14に、金属製のキャップ15を溶接して、図2に示すようなセンサモジュールの完成となる。なお、金属製のキャップ15には赤外線透過フィルタ16を有する検知窓が素子実装部22と対向するように設けられている。
【0032】
図14〜図18に示した従来例2に用いられていた信号処理IC19では、外付けの電子部品が9個(外付けの抵抗RfとコンデンサCfおよびC1〜C7)であったが、本実施の形態に用いた信号処理IC29では、従来外付けとしていた容量などを、IC内部に集積化できるよう工夫されたもので、本実施の形態においては、外付けの電子部品18が1個の場合について説明した。前述した構造(同時成形体27)において、従来通りの数の外付け部品18が必要な場合には、金属部材の形状などに制約があるため実現が困難であり、本発明は、外付けの電子部品の数が少ない場合に有効な構造であると言える。
【0033】
図7に本実施の形態に用いた信号処理IC29の概略的な回路構成を示す。この回路ではスイッチトキャパシタフィルタを用いてバンドパスフィルタ回路を構成しており、図18の回路構成に比べると、外付けの電子部品はコンデンサC1が1個となっている。このコンデンサC1も電源電圧Vccを安定化させるために電源端子Eとグランド端子Gに接続されているものであり、信号処理IC29に供給される電源電圧が十分に安定していれば回路動作的には省略可能である。この信号処理IC29は、焦電素子10を接続された信号入力端子Sに接続された電流電圧変換回路29aと、その出力を増幅する電圧増幅回路29bと、人間の動きを検出するためにスイッチトキャパシタフィルタを用いて比較的低い周波数の信号を選択的に増幅するバンドパスフィルタ回路29cと、その出力を閾値レベルVWH,VWLと比較するウィンドコンパレータおよびその比較結果により信号出力端子Qを駆動するトランジスタTrとその入力段のレベルシフタを含む出力回路29dと、スイッチトキャパシタフィルタの動作クロックを与えるクロック回路29eと、各回路29a〜29eに安定した動作電源を供給するための電源回路29fとから構成されている。
【0034】
図7の信号処理IC29において、バンドパスフィルタ回路29cを構成するスイッチトキャパシタフィルタに用いる複数のコンデンサはいずれもpFのオーダーであり、図18の従来回路に用いる外付けコンデンサC1〜C7およびCfがいずれも数十〜数百nFのオーダーであったのに比べると格段に容量が小さく、フィルタ回路のコンデンサを半導体集積回路内に形成することができる。
【0035】
このような信号処理ICを用いれば、外付け電子部品を大幅に削減できるので、同時成形体27の表面に焦電素子10を配置し、裏面に信号処理IC29を配置する本発明の構成が可能となり、従来例2のように信号処理ICを立てて配置する必要が無くなるので、センサモジュールの大幅な低背化が可能となる。
【0036】
(実施の形態2)
本発明の実施の形態2を、図8〜図9に基づき詳細に説明する。図8は、本発明の実施の形態2に係る赤外線検出器の分解斜視図である。外観は図2と同一であるので図示を省略する。この実施の形態2に用いる同時成形体を図9に示す。(a)は素子実装面(表面)を上にした斜視図、(b)はIC実装面(裏面)を上にした斜視図である。両図ともに、黒い部分は金属製の配線部材が露出している部分で、点線は金属製の配線部材が合成樹脂に埋まった部分を示している。また、実線は合成樹脂の成形体を示している。
【0037】
前述の実施の形態1との相違点は、金属製の配線部材の一部を曲げた状態で、合成樹脂と同時一体に成形している点である。この実施の形態2においては、金属製の配線部材のうち、素子接続端子部31、外部回路との接続端子部35などに曲げ加工を施している。製造工程に関しては省略するが、図4の抜き加工工程(b)と同時成形工程(c)の間に、金属平板30の曲げ加工の工程が入ることは、先程も述べた通りである。
【0038】
この実施の形態2では、金属製の配線部材の曲げ加工により形成した接続端子部35を、外部回路との接続端子として用いていることが特徴である。図8に示すように、同時成形体27を、接続端子部35が接触しないような穴を設けた金属板14a上に実装し、金属板14aと金属製キャップ15を溶接してセンサモジュールの完成となっている。
【0039】
この構成では、実施の形態1と比較して、曲げ加工の工程が必要である点についてはコスト高を招くが、実施の形態1で用いたような金属製べース14は必要なく、電磁シールド効果を有するための金属板14aであればよいので、この点についてはコストの低減につながる。
【0040】
【発明の効果】
請求項1に記載の発明にあっては、信号処理ICを実装するためのIC実装部と、このIC実装部の周囲に配置され複数の外部端子を挿入される外部端子挿入孔を裏面側に有し、前記信号処理ICの信号入力端子に接続される焦電素子を実装するための素子実装部を前記IC実装部とは反対側の面に有する合成樹脂成形体に、同時一体成形により複数の金属部材をインサートされ、前記信号処理ICは、複数のオペアンプを縦続接続し、各オペアンプの帰還インピーダンス並びに各オペアンプ間の結合インピーダンスとしてキャパシタとその初期化スイッチを備えて成るスイッチトキャパシタフィルタを用いて人間の動きにより発生した赤外線の変化の周波数帯域の信号を選択的に増幅するバンドパスフィルタ回路を含み、前記複数の金属部材は、裏面側の一部が前記IC実装部に露出して前記信号処理ICの入力端子パッドに接続されると共に、表面側の一部が前記素子実装部に露出して前記焦電素子の電極部に接続される内部配線用の金属部材と、前記外部端子挿入孔に挿入された外部端子にそれぞれ接続されると共に、裏面側の一部が前記IC実装部に露出して前記信号処理ICの電源端子パッド及び出力端子パッドにそれぞれ接続される外部配線用の金属部材を少なくとも含んで構成され、複数の外部端子を互いに絶縁された状態で貫挿された金属製ベースを前記合成樹脂成形体の前記IC実装部と対向するように配置し、各外部端子を前記外部端子挿入孔に挿入接続した状態で、前記合成樹脂成形体の素子実装部と対向する赤外線入射窓を有する金属製キャップを金属製ベースに接合した構造を有する赤外線検出器であるから、実装構造が簡略化され、小型化・低コスト化を図ることができる。
【0041】
請求項2に記載の発明にあっては、信号処理ICを実装するためのIC実装部を裏面側に有し、前記信号処理ICの信号入力端子に接続される焦電素子を実装するための素子実装部を前記IC実装部とは反対側の面に有する合成樹脂成形体に、同時一体成形により複数の金属部材をインサートされ、前記信号処理ICは、複数のオペアンプを縦続接続し、各オペアンプの帰還インピーダンス並びに各オペアンプ間の結合インピーダンスとしてキャパシタとその初期化スイッチを備えて成るスイッチトキャパシタフィルタを用いて人間の動きにより発生した赤外線の変化の周波数帯域の信号を選択的に増幅するバンドパスフィルタ回路を含み、前記複数の金属部材は、一端が前記IC実装部に露出して前記信号処理ICの入力端子パッドに接続されると共に、他端が前記素子実装部に露出して前記焦電素子の電極部に接続される内部配線用の金属部材と、一端が前記IC実装部に露出して前記信号処理ICの電源端子パッド及び出力端子パッドにそれぞれ接続されると共に、他端が折り曲げられて外部回路と接続される接続端子部とされた外部配線用の金属部材とを少なくとも含んで構成され、前記接続端子部は前記IC実装部の周囲から前記素子実装部とは反対方向に延出されて、前記IC実装部と対向するように配置された金属板に互いに絶縁された状態で貫挿されており、前記合成樹脂成形体の素子実装部と対向する赤外線入射窓を有する金属製キャップを前記金属板に接合した構造を有する赤外線検出器であるから、実装構造が簡略化され、また従来用いていた金属製べースが不要となるので、小型化・低コスト化を図ることができる。
【0042】
請求項3に記載の発明にあっては、請求項1において、金属部材は曲げのない状態で合成樹脂と同時一体に成形されているので、製造工程が簡略化され、低コスト化を図ることができる。
請求項4に記載の発明にあっては、請求項1又は2において、合成樹脂成形体には焦電素子の端部を支持する支持部が形成されており、前記焦電素子を橋渡し実装しているので、焦電素子と同時成形体の熱的アイソレーションを充分に確保することができ、感度の低下や熱的なノイズの影響を抑えることができるので、信頼性の高い赤外線検出器を提供することができる。
請求項5に記載の発明にあっては、請求項4において、合成樹脂成形体に形成された凹部に、前記焦電素子の端部を支持する支持部が形成されているので、焦電素子の位置決めが容易となり、高信頼性化・低コスト化を図ることができる。
【0043】
請求項6に記載の発明にあっては、請求項1又は2において、合成樹脂成形体の素子実装部の裏面に凹部を形成し、前記凹部にIC実装部を形成したので、ICの樹脂封止が容易になり、高信頼性化・低コスト化を図ることができる。
請求項7に記載の発明にあっては、請求項6において、合成樹脂成形体の凹部の壁面は、傾斜を有しているので、キャピラリー先端部の形状に合わせることができ、小型化を図ることができる。
【0044】
請求項8に記載の発明にあっては、請求項1又は2において、合成樹脂成形体に前記信号処理ICの外付け電子部品を実装するための凹部を形成し、前記凹部の近接箇所に金属部材が露出した箇所を設け、前記凹部に前記信号処理ICの外付け電子部品を落とし込み実装した上で、前記金属部材の露出部と前記電子部品の端子を接続したので、電子部品の位置決めが容易になり、小型化・低コスト化を図ることができる。
請求項9に記載の発明にあっては、請求項1において、合成樹脂成形体の外部端子挿入孔は、金属製ベースに貫挿された外部端子を挿入するための傾斜を有する丸穴としたので、金属ベースとの組み立ての際に位置合わせが容易となり、低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態の赤外線検出器の同時成形体を示す斜視図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態の赤外線検出器の外観を示す斜視図である。
【図3】本発明の第1の実施の形態の赤外線検出器の内部構造を示す分解斜視図である。
【図4】本発明の第1の実施の形態の赤外線検出器の製造工程を示す図である。
【図5】本発明の第1の実施の形態の赤外線検出器の製造工程を示す図である。
【図6】本発明の第1の実施の形態の赤外線検出器の製造工程を示す図である。
【図7】本発明の第1の実施の形態の赤外線検出器の概略回路図である。
【図8】本発明の第2の実施の形態の赤外線検出器の内部構造を示す分解斜視図である。
【図9】本発明の第2の実施の形態の赤外線検出器の同時成形体を示す斜視図である。
【図10】従来の赤外線検出器の回路ブロック図である。
【図11】従来の赤外線検出器の構造例を示す斜視図である。
【図12】従来の焦電センサの内部構成を示す回路図である。
【図13】従来の焦電センサの内部構造を示す分解斜視図である。
【図14】従来の赤外線検出器に用いられたMIDの部品実装前の外観を示す斜視図である。
【図15】従来の赤外線検出器に用いられたMIDの部品実装後の外観を示す斜視図である。
【図16】従来のMIDを用いた赤外線検出器の内部構造を示す分解斜視図である。
【図17】従来のMIDを用いた赤外線検出器の外観を示す斜視図である。
【図18】従来のMIDを用いた赤外線検出器の概略回路図である。
【符号の説明】
10 焦電素子
14 金属製ベース
15 金属製キャップ
22 素子実装部
24 素子支持部
25 外部端子挿入孔
26 IC実装部
27 成形体
29 信号処理IC
31 素子接続端子部
33 端子接続部
40 外部端子
Claims (9)
- 信号処理ICを実装するためのIC実装部と、このIC実装部の周囲に配置され複数の外部端子を挿入される外部端子挿入孔を裏面側に有し、前記信号処理ICの信号入力端子に接続される焦電素子を実装するための素子実装部を前記IC実装部とは反対側の面に有する合成樹脂成形体に、同時一体成形により複数の金属部材をインサートされ、前記信号処理ICは、複数のオペアンプを縦続接続し、各オペアンプの帰還インピーダンス並びに各オペアンプ間の結合インピーダンスとしてキャパシタとその初期化スイッチを備えて成るスイッチトキャパシタフィルタを用いて人間の動きにより発生した赤外線の変化の周波数帯域の信号を選択的に増幅するバンドパスフィルタ回路を含み、
前記複数の金属部材は、
裏面側の一部が前記IC実装部に露出して前記信号処理ICの入力端子パッドに接続されると共に、表面側の一部が前記素子実装部に露出して前記焦電素子の電極部に接続される内部配線用の金属部材と、
前記外部端子挿入孔に挿入された外部端子にそれぞれ接続されると共に、裏面側の一部が前記IC実装部に露出して前記信号処理ICの電源端子パッド及び出力端子パッドにそれぞれ接続される外部配線用の金属部材を少なくとも含んで構成され、
複数の外部端子を互いに絶縁された状態で貫挿された金属製ベースを前記合成樹脂成形体の前記IC実装部と対向するように配置し、各外部端子を前記外部端子挿入孔に挿入接続した状態で、前記合成樹脂成形体の素子実装部と対向する赤外線入射窓を有する金属製キャップを金属製ベースに接合した構造を有することを特徴とする赤外線検出器。 - 信号処理ICを実装するためのIC実装部を裏面側に有し、前記信号処理ICの信号入力端子に接続される焦電素子を実装するための素子実装部を前記IC実装部とは反対側の面に有する合成樹脂成形体に、同時一体成形により複数の金属部材をインサートされ、前記信号処理ICは、複数のオペアンプを縦続接続し、各オペアンプの帰還インピーダンス並びに各オペアンプ間の結合インピーダンスとしてキャパシタとその初期化スイッチを備えて成るスイッチトキャパシタフィルタを用いて人間の動きにより発生した赤外線の変化の周波数帯域の信号を選択的に増幅するバンドパスフィルタ回路を含み、
前記複数の金属部材は、
一端が前記IC実装部に露出して前記信号処理ICの入力端子パッドに接続されると共に、他端が前記素子実装部に露出して前記焦電素子の電極部に接続される内部配線用の金属部材と、
一端が前記IC実装部に露出して前記信号処理ICの電源端子パッド及び出力端子パッドにそれぞれ接続されると共に、他端が折り曲げられて外部回路と接続される接続端子部とされた外部配線用の金属部材とを少なくとも含んで構成され、
前記接続端子部は前記IC実装部の周囲から前記素子実装部とは反対方向に延出されて、前記IC実装部と対向するように配置された金属板に互いに絶縁された状態で貫挿されており、前記合成樹脂成形体の素子実装部と対向する赤外線入射窓を有する金属製キャップを前記金属板に接合した構造を有することを特徴とする赤外線検出器。 - 請求項1において、金属部材は曲げのない状態で合成樹脂と同時一体に成形されていることを特徴とする赤外線検出器。
- 請求項1又は2において、合成樹脂成形体には焦電素子の端部を支持する支持部が形成されており、前記焦電素子を橋渡し実装していることを特徴とする赤外線検出器。
- 請求項4において、合成樹脂成形体に形成された凹部に、前記焦電素子の端部を支持する支持部が形成されていることを特徴とする赤外線検出器。
- 請求項1又は2において、合成樹脂成形体の素子実装部の裏面に凹部を形成し、前記凹部にIC実装部を形成したことを特徴とする赤外線検出器。
- 請求項6において、合成樹脂成形体の凹部の壁面は、傾斜を有していることを特徴とする赤外線検出器。
- 請求項1又は2において、合成樹脂成形体に前記信号処理ICの外付け電子部品を実装するための凹部を形成し、前記凹部の近接箇所に金属部材が露出した箇所を設け、前記凹部に前記信号処理ICの外付け電子部品を落とし込み実装した上で、前記金属部材の露出部と前記電子部品の端子を接続したことを特徴とする赤外線検出器。
- 請求項1において、合成樹脂成形体の外部端子挿入孔は、金属製ベースに貫挿された外部端子を挿入するための傾斜を有する丸穴であることを特徴とする赤外線検出器。
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