JP5662225B2 - 赤外線センサ - Google Patents

Description

本発明は、赤外線センサに関し、より詳細には、非分散赤外吸収型（Ｎｏｎ−Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｉｎｆｒａｒｅｄ）ガス濃度計（以下、ＮＤＩＲガス濃度計という）に用いることができる小型の赤外線センサに関する。

従来から大気中のガス濃度の測定を行う赤外線ガス濃度計として、ガスの種類によって吸収される赤外線（ＩＲ：Ｉｎｆｒａｒｅｄ）の波長が異なることを利用したＮＤＩＲガス濃度計が使用されている。ＮＤＩＲガス濃度計は、検出するガスの種類に応じた波長の赤外線の吸収量を検出することによりそのガス濃度を測定している。このＮＤＩＲガス濃度計は、赤外線光源と、検出するガスの波長に限定した赤外線を透過するフィルタと、赤外線センサとを組み合わせて構成され、所定波長の赤外線吸収量を赤外線センサで検出することによってガスの濃度を測定するようにしたものである。ＮＤＩＲガス濃度計に用いられる赤外線センサは、一般に、熱型赤外線センサと量子型赤外線センサに分けられる。

熱型赤外線センサは、赤外線のエネルギーを熱として利用したセンサであり、赤外線の熱エネルギーによりセンサ自体の温度が上昇し、その温度上昇による効果（抵抗変化、容量変化、起電力、自発分極）を電気信号に変換する素子である。この熱型赤外線センサには、焦電型（ＰＺＴ、ＬｉＴａＯ₃）、熱起電力型（サーモパイル、熱電対）などがあり、感度に波長依存性がなく、冷却は不要である。しかし、応答速度が遅く、検出能力もあまり高くない。

この熱型赤外線センサの場合には、熱の遮断を目的として、缶パッケージの開口部に赤外線を透過させる光学フィルタを接合し、この光学フィルタを透過した赤外線の検出を行う赤外線検出素子を缶パッケージの内部に収納する形状が用いられている。また、サーモパイル型センサとして、簡素化や小型化や耐久性の向上を図るために、缶パッケージを採用しない構成とし、かつＭＥＭＳ構造や光学フィルタを設けることにより赤外線センサの検出素子の形成部周辺に所定の隙間を確保する構造とすることで、モールド樹脂中に構成したものも提案されている。

一方、量子型赤外線センサは、半導体に赤外線が照射されたときに、その光量子によって発生する電子や正孔を利用したセンサであり、光導電型（ＨｇＣｄＴｅなど）や光起電力型（ＩｎＡｓなど）がある。この量子型赤外線センサは、感度の波長依存性があり、高感度で、応答速度が速いという特長があるが、冷却する必要がある。したがって、缶パッケージへ封入したペルチェ素子やスターリングクーラーなどの冷却機構とともに用いられるのが一般的であった。また、室温で動作可能な量子型赤外線センサも提案されている。

例えば特許文献１には、図１０に示すように、検出するガス（二酸化炭素など）の通路を形成する導波管１００と、前記導波管１００の両端に赤外線を照射する光源１０１と、センサ１０２とを備えた赤外線ガス濃度計が記載されている。この濃度計は、検出するガスの赤外線吸収帯に透過の窓を持つ第１光学フィルタ１０３と、検出するガスの赤外線吸収がない帯域に透過の窓を持つ第２の光学フィルタ１０４とを用いて、第１の光学フィルタと第２の光学フィルタとのそれぞれを透過した赤外線光量をセンサ１０２で検出することでガス濃度を測定している。

また近年では装置の小型薄型化の要請から、ＮＤＩＲガス濃度計として、ガス検出構造と信号処理演算部をプリント基板上に一体の構造にしたものが提案されている。図１１に示すように特許文献２には、部品表面実装用基板２０９上に、ガスセル２１２と、光源２０５と、光学フィルタを内蔵した光検出器（赤外線センサ）２０７と、制御・計算電子ユニット２０６とを設けることにより、ガス検知構成を小型化することを可能にしたガス濃度計が記載されている。

特許文献２のガス濃度計で用いられている光検出器２０７は、光源と同じ実装用基板２０９上に設けられており、赤外線の検出面が光源２０５に対向する向きで実装されている。この光検出器は、検出面とは反対側の光検出器２０７の一面に基板接続用の端子が設けられた構成とされているので、光検出器２０７の接続端子を実装用基板に接続するために、接続端子２１８部分に基板２０９を積層して、この積層基板２０９の間に光検出器の端子２１８を挟み込んでいる。すなわち、部品表面実装用基板２０９上に赤外線センサ２０７と光源２０５とを対向して直接実装する為に、基板上に凹み構造２０８を採り入れ、光検出器の検出面が横向きになるように光検出器を倒して実装することで、小型薄型の前記ＮＤＩＲガス濃度計を実現することが開示されている。

また、室温で動作可能な量子型赤外線センサは、熱の遮断が必要なく、モールド樹脂中に容易に構成することができる。一般的なモールド樹脂パッケージ構造として、例えば図１２に示すような実装面積を小さくできる小型の磁電変換素子の構成が提案されている（特許文献３）。

この特許文献３に記載のものは、感磁部と内部電極を有するペレット１２４がリードフレーム１２２上に載置されており、このリードフレーム１２２と内部電極とが金属細線１２５により電気的に接続されており、ペレット１２４と金属細線１２５とリードフレーム１２２の一部とを封止する樹脂１２１により構成されており、その形状はほぼ直方体であり、外部との電気的な接続用端子となるリードフレーム面１２７が直方体の一つの面の一辺に接して並んで露出して配置されており、側面に相当する切断面１２３を実装する面にすることにより、感磁部の感磁面に対する法線の向きが部品実装基板（実装面）１２８に対して平行とすることができることにより、実装面に対して垂直方向の磁束密度だけでなく、水平方向の磁束密度も検出することが可能な小型でかつ薄型の磁電変換素子を提供することを開示している。

つまり、特許文献３に記載のものは、ホール素子をペレット状に形成し、これをリードフレームを介して実装することにより、実装面に対して垂直方向の磁束密度だけでなく、水平方向の磁束密度も検出可能な縦型の実装が可能である。この磁電変換素子は、きわめて薄型で且つ小型化されている。

特開２００８−８２８６２号公報 特表２００８−５２５８１５号公報 特開２００５−９３８２３号公報

上述したように、ＮＤＩＲガス濃度計を小型薄型化するに当たっては、特許文献２に記載されているように、基板上に凹み構造を採り入れ、光検出器（赤外線センサ）の検出面が横向きになるように赤外線センサを倒して実装している。これは、赤外線の検出面の裏側の面に基板接続端子がある缶パッケージ型の赤外線センサが採用されているためである。しかしながら、この缶パッケージ型の構成は、実装方式の制限があるため、基板構造の複雑化につながり、前記ＮＤＩＲガス濃度計をさらに小型化薄型化するための障害となっていた。

また、一般的なモールド樹脂パッケージとして採用される、特許文献３に記載されているパッケージ構造は、ＮＤＩＲガス濃度計の赤外線センサ部分の構成としては適していない。ＮＤＩＲガス濃度計では赤外線センサと光学フィルタを内蔵することが必要であるが、特許文献３のパッケージ（モールド樹脂１２１）では赤外線をパッケージ内に導入したり、赤外線センサと光学フィルタを内蔵したりすることができないからである。すなわち、特許文献３のパッケージでは赤外線検出面側にチップ（ホール素子のペレット１２４）とリードフレーム１２２とを接続するワイヤ１２５（金属細線）を設ける必要があり、光学フィルタを内蔵することができない。さらに、特許文献３のパッケージでは、部品実装基板１２４との接合面である側面１２３の面積が端子の底面１２７の面積に比べて小さいため部品実装基板１２８への実装時に半田１２６の張力によって基板に対してパッケージが傾いてしまうなどの問題点があった。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、小型薄型でかつ簡便な素子形状を有し、ＮＤＩＲガス濃度計に関して、通常の実装方法に加えて、小型化薄型化を実現するために赤外線受光窓を横倒しにして部品実装基板へ表面実装できる光学フィルタ内蔵の赤外線センサを提供することにある。

本発明は、このような目的を達成するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、封止部材内に封止された、透過する赤外線を選択する光学フィルタと、該光学フィルタを透過した赤外線を検出するセンサ素子と、実装基板と接続するための複数の接続端子と、前記複数の接続端子のうち、前記センサ素子で検出した検出信号を外部に出力する接続端子と該センサ素子とを接続する接続配線と、を備え、前記複数の接続端子の各々は、内側に折れ曲がったＬ字状に形成され、かつ、隣接する２面にわたって前記封止部材から露出しており、前記センサ素子で検出した検出信号を外部に出力する接続端子は、前記隣接する２面のいずれの露出面が実装基板へ実装されたとしても、前記センサ素子で検出した検出信号をそれぞれ外部に出力可能に構成されていることを特徴とする赤外線センサである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の赤外線センサにおいて、前記赤外線センサは、光学フィルタを封止した上部構造体と、前記センサ素子と接続端子と配線端子とを封止した下部構造体とを貼り合せて構成されていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の赤外線センサにおいて、前記接続端子が、前記赤外線センサの側面の全高さにわたって露出されていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３に記載の赤外線センサにおいて、前記接続配線はフリップチップボンドであることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１から３に記載の赤外線センサにおいて、前記接続配線はボンディングワイヤであることを特徴とする。
請求項６に記載の発明は、請求項２に記載の赤外線センサにおいて、前記上部構造体が、前記下部構造体の一つの側面と接する位置合わせ構造部を有することを特徴とする。
請求項７に記載の発明は、光源と、請求項１〜６の何れか一項に記載の赤外線センサとを備え、前記赤外線センサの一つの側面が実装基板へ実装されるガス濃度計である。

本発明に係る赤外線センサの実施例１を説明するための断面図である。 本発明に係る赤外線センサの実施例１を説明するための外観図である。 本発明に係る赤外線センサの実施例１を説明するための実装例１である。 本発明に係る赤外線センサの実施例１を説明するための実装例２である。 本発明に係る赤外線センサの実施例１の別形態を説明するための断面図である。 本発明に係る赤外線センサの実施例２を説明するための断面図である。 本発明に係る赤外線センサの実施例２の別形態を説明するための断面図である。 本発明に係る赤外線センサの実施例３を説明するための断面図である。 本発明に係る赤外線センサの実施例３の別形態を説明するための断面図である。 従来の赤外線ガス濃度計の構成を説明するための図である。 プリント基板上に構成した従来のＮＤＩＲガス濃度計を説明するための図である。 一般的なモールド樹脂パッケージ構造の一例を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の赤外線センサの概略構成を示す断面図であり、図２は、第１の実施形態の赤外線センサの外観を示す図である。図１に示すように、赤外線センサ１０は、センサ素子１と、光学調整部２と、光学フィルタ３と、受光窓４と、接続配線５と、接続端子６と、封止部材７とを備えて構成されている。

本実施形態の赤外線センサ１０は、１光源２波長比較ＮＤＩＲガス濃度計に対応するために、２つの検出部を持っている。２つの検出部に対応して、２つのセンサ素子１と、２つの光学調整部２と、２つの光学フィルタ３と、２つの受光窓４とが設けられ、さらに８つの接続端子６が設けられている。図２は、第１の実施形態の赤外線センサの外観を示す図であり、図２（ａ）には２つの光学フィルタ３および受光窓４が示され、図２（ｂ）には２つの光学フィルタ３にそれぞれ光学的に接続された２つのセンサ素子１に対応して設けられた８つの接続端子６が示されている。

センサ素子１は、受光面１ａに受光した赤外線を電気信号に変換する赤外線センサ素子であり、室温で動作可能な量子型赤外線センサを用いることができる。室温で動作可能な量子型赤外線センサであるため、センサ素子１は封止部材７を用いて直接封止が可能である。光学調整部２は、センサ素子１の受光面１ａに設けられ、センサ素子１の受光面１ａで赤外線が反射することを防止するフィルタである。

光学フィルタ３は、それぞれ光学調整部２の上流側に設けられ、２つの光学フィルタ３のうち一方を検出対象のガスが吸収する波長の赤外線を透過する光学フィルタを用い、もう一方を検出対象のガスが吸収する波長以外の所定の波長の光を透過する光学フィルタを用いることができる。１光源２波長比較ＮＤＩＲガス濃度計では、例えば、検出するガスが二酸化炭素の場合、二酸化炭素の吸収特性に合わせた光学フィルタと、参照光として例えば約３．９μｍ近傍の波長の赤外線を透過させる光学フィルタとを用いることができる。これらの２つの光学フィルタ３で２波長を選択し、選択された赤外線は、それぞれの光学フィルタ３の下流側に光学的に接続された赤外線センサ素子１により検出される。

本発明の赤外線センサ１０が適用されるＮＤＩＲガス濃度計では、以下のような演算により測定の対象となるガスのガス濃度の定量を行なうことができる。ランバートベール（Ｌａｍｂｅｒｔ−Ｂｅｅｒ）則によれば、ガス濃度ｃは、ガス吸収帯の入射光度Ｉｇ0、ガス吸収帯の透過光度Ｉｇ、吸光度係数ε、ガス路長Ｌとすると、以下のような式で表すことができる。

ガス吸収帯の入射光度Ｉｇ0は、吸収のない参照光の波長帯の透過光度Ｉｂに比例するので、比例係数をαとすると、

したがって、ガスの吸収帯の透過光量とガスの吸収のない参照光の波長帯の透過光量を用いて、ガスの濃度の定量が以下のような式によって求められる。

このように、赤外線センサ１０には２つの異なる波長帯の透過光量を検出できる検出部が設けられているので、検出対象ガスの赤外線吸収帯波長における透過光量と検出対象ガスの吸収のない参照光の波長帯における透過光量との比を取ることができ、光源の劣化や、光学フィルタの汚れ等による出力信号の経時変化などを補正することができる。

また接続端子６は、センサ素子１を基板と接続するための接続端子であり、１つのセンサ素子１に対応してその周囲に４つずつ設けられている。接続端子６には、所定の幅Ｗを有するＬ字形状の金属片を用いることができる。接続端子６は、図示のようにパッケージの内側へ折れ曲がった状態で、赤外線センサ１０の隣接する２つの面にわたって封止部材７から露出されるように配置されている。赤外線センサ１０の２つの面に露出した接続端子６の長さは、それぞれ、接続端子として使用可能な大きさ以上であればよく、例えば０．２ｍｍ以上の大きさに構成される。また、接続端子６は、センサ素子１の周囲に４つずつに限るわけではなく２つのセンサ素子１での共用の接続端子６を用いてもよい。

さらに、赤外線センサ１０の横の長さ（図１の左右方向の大きさ）が縦の長さ（図１の上下方向の大きさ）よりも大きく構成される場合は、縦方向に露出する接続端子６の長さは、赤外線センサ１０自体の縦方向の長さの半分以上となるように構成されることが好ましい。後述する縦実装の際に、安定して基板に固定できるからである。

接続配線５は、センサ素子１を接続端子６と接続するためのボンディングワイヤである。L字形状の接続端子６が内部に折れ曲がった状態で設けられているので、接続端子６が赤外線センサ１０の隣接する２つの面にわたって封止部材７から露出されるようにしながらも接続端子６の一面をセンサ素子１の底面と同じ向きとすることができ、ワイヤボンディングが容易に行える。

封止部材７は、赤外線を光学フィルタ３へ導入するための２つの受光窓４を開放し、接続端子６の２面が露出した状態になるように上述したセンサ素子１、光学調整部２、光学フィルタ３、接続配線５、接続端子６を封止して直方体の赤外線センサ１０の外形を画定する樹脂である。

このように、本実施形態の赤外線センサ１０は、配線部分５、６が複雑化せず、ワイヤボンディングが容易な構成であるので、小型でかつ簡便なセンサ形状とすることができる。

さらにこの赤外線センサ１０は、接続端子６が赤外線センサ１０の隣接する２面にわたって露出し、露出部分がそれぞれ十分な面積を有しているので、センサ素子１の受光面１ａが基板に垂直となる縦実装（実装例１）と、センサ素子１の受光面１ａが基板に水平となる横実装（実装例２）との２つ実装が可能である。２つの実装例について図３、４を参照しながら説明する。

実装例１（縦実装）
図３は、本実施形態の赤外線センサの実装例１を説明するための図である。この実装例は、センサ素子１の受光面１ａが基板１１に垂直となるように（受光窓が横向きに開放）された構成である。この実装例は、例えばセンサ素子１の受光面１ａに対して基板１１に水平方向に侵入する赤外線を検出する構成のガス濃度計に実装する場合に好適である。

この実装例に用いられる赤外線センサ１０では、１つのセンサ素子１に対応したそれぞれ４つの接続端子（図２参照）のうち、基板に接続する側のそれぞれ２つの接続端子６のみがセンサ素子１との接続用の端子として用いられており、残りの２つの接続端子６はダミーである。

赤外線センサ１０を実装する際は、例えば半田リフロー方式で実装することができる。基板１１の配線ランド１２にペースト状の半田１３を印刷などの方法により載置する。赤外線センサ１０の接続端子側部６ａを基板１１方向に押圧して搭載し、半田１３を加熱して溶かし、その後半田１３が冷却して固まることによって赤外線センサ１０が基板１１に実装される。ペースト状の半田１３に押圧して搭載するので、半田１３は、接続端子底部６ｂにも広がった状態になる。したがって、赤外線センサ１０は接続端子６の２つの面で接続される。

本実施形態の赤外線センサ１０は、接続端子６が封止部材の２つの面にわたって接続部分を露出しているため、縦実装した場合にも、接続端子６と部品表面実装基板１１の配線ランド１２との間に広い半田接合面積を確保できる。このため、縦実装した場合でも、実装強度が強化され、実装時の半田張力による傾きを抑えることが可能となる。

実装例２（横実装）
図４は本実施形態の赤外線センサの実装例２を説明するための図である。この実装例は、センサ素子１の受光面１ａが基板１１に垂直となるように（受光窓が上向きに開放）された構成である。この実装例は、例えばセンサ素子１の受光面１ａに対して基板１１に垂直方向から侵入する赤外線を検出する構成のガス濃度計に実装する場合に好適である。

本実装例においても、基板１１に対する赤外線センサ１０の向きが異なる以外は、実装例１と同様の手順で赤外線センサ１０を実装することができる。本実施形態の赤外線センサ１０は、接続端子６が封止部材の２つの面にわたって接続部分を露出しているため、横実装した場合にも、縦実装と同様に、接続端子６と部品表面実装基板１１の配線ランド１２との間に広い半田接合面積を確保でき、赤外線センサの両端に接続端子６があるので、実装強度が強化され、実装時の半田張力による傾きを抑えることが可能となる。

このように本実施形態によれば、小型でかつ簡便なセンサ形状とすることができ、センサ素子１の受光面１ａが基板に垂直となる縦実装（実装例１）と、センサ素子１の受光面１ａが基板に水平となる横実装（実装例２）との２つ実装が可能な赤外線センサを構成できる。

（第２の実施形態）
図５は、第２の実施形態の赤外線センサの概略構成を示す断面図である。本実施形態の赤外線センサ２０は、第１の実施形態においてセンサ素子と接続端子との接続配線として用いていたワイヤボンディングに代えて、フリップチップボンド８を用いた構成である。

本実施形態の接続端子１６は、１つのセンサ素子１の周囲に４つずつ設けられている。それぞれの接続端子１６としては、所定の幅を有するＬ字形状の金属片を用いることができる。接続端子１６は、図示のようにパッケージの内側へ折れ曲がった状態で、赤外線センサ１０の隣接する２つの面にわたって封止部材７から露出されるように配置されている。赤外線センサ１０の２つの面に露出した接続端子１６の長さは、それぞれ、接続端子として使用可能な大きさ以上であればよく、例えば０．２ｍｍ以上の大きさに構成される。

本実施形態の接続端子１６は、第１の実施形態とは異なり、隣接する２つの面に沿って折れ曲がっている。接続端子１６の一辺はセンサ素子１の下方位置に延びており、この接続端子１６の部分上面とセンサ素子１の底面とが、フリップチップボンド８によって接続されている。この実施形態に示すように、フリップチップボンド８で接続する構成であれば、センサ素子１の脇に接続端子の接続部分を配置する必要がないので、第１の実施形態の構成よりも赤外線センサ２０をより小型化できる。

また、赤外線センサ２０の横の長さ（図示左右方向の長さ）が縦の長さ（図示上下方向の大きさ）よりも大きく構成される場合は、縦方向に露出される接続端子１６の長さは、赤外線センサ２０の縦方向の長さの半分以上となるように構成されることが好ましい。

また、この実施形態の赤外線センサ２０も第１の実施形態と同様の実装例で適用可能である。

このように本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果に加えて、さらに小型化された赤外線センサを構成することができる。

（第３の実施形態）
図６は、第３の実施形態の赤外線センサの概略構成を示す断面図である。本実施形態の赤外線センサ３０は、第１の実施形態において赤外線センサ１０を封止部材７で一体に封止する構成に代えて、光学フィルタ３を有する上半分の構成の上部構造体３０ａと、センサ素子１を有する下半分３０ｂの構成の下部構造体３０ｂとを作成して、これらの２つの構造体３０ａ、３０ｂを、接着層９を介して貼り合せて赤外線センサ３０を構成したものである。その他の構成は、第１の実施形態と同様である。

上部構造体３０ａは、受光窓４に接続する光学フィルタ３を封止部材１８ａで封止して構成される。下部構造体３０ｂは、光学調整部２を有するセンサ素子１とこれに対応した接続配線５と、接続端子６とを封止部材１８ｂで封止して構成される。また接着層９は、接着剤による接着する方法や加熱融着する方法により構成することができる。

この実施形態では、接続配線５としてワイヤボンディングを用いた例を挙げているが、第２の実施形態と同様にフリップチップボンド８を用いた場合にも同様に、第２の実施形態の赤外線センサ２０の上半分を上部構造体３０ａとし、下半分を下部構造体３０ｂとした２つの構造体を別々に作成したものを接着層９を介して貼り合せて構成することもできる。

このように本実施形態によれば、第１の実施形態や第２の実施形態と同様の効果に加えて、光学フィルタが別体の封止部材により保持され、接着層により接合されているので、光学フィルタの種類や厚みや受光窓のサイズを容易に変更可能な赤外線センサを構成することができる。

（第４の実施形態）
図７は、第４の実施形態の赤外線センサの概略構成を示す断面図である。本実施形態の赤外線センサは、第３の実施形態の第１の封止部材１８ａの一側面に位置合わせ構造１９を設けた例である。

位置合わせ構造１９は、上部構造体４０ａに設けられた光学フィルタ３および受光窓４と下部構造体４０ｂに設けられたセンサ素子１との中心位置が揃ったときに、下部構造体４０ｂの側面に接するように、上部構造体４０ａの封止部材１８ａの一部を突出させた構成である。本発明の赤外線センサでは、１つのセンサ素子１に対して両側面に露出して配置された４つの接続端子のうち封止部材の片側面に露出する２つの接続端子のみを赤外線センサの電気的な接続端子として用いているので、位置合わせ構造１９が片側面に突出していても不都合がない。

このように本実施形態によれば、第３の実施形態の同様の効果に加えて、光学フィルタ位置ずれを防止した赤外線センサを構成することができる。

（第５の実施形態）
図８は、第５の実施形態の赤外線センサの概略構成を示す断面図である。本実施形態の赤外線センサ５０は、接続端子２６が赤外線センサ５０の下面に露出するとともに、赤外線センサ５０の側面の全高さにわたって露出している構成である。

接続端子２６は、一つの部材で構成してもよいが、封止部材側面全高さになり厚いため、複数の導体シートを積層して構成してもよい。たとえば、図示のようにＬ字形状の第１の接続端子２６ａと板状を呈する第２の接続端子２６ｂとの２つの部材を電気的に接続して構成してもよい。また、
第１の接続端子２６ａは、センサ素子１と接続するためのボンディングワイヤ５を設けることができるように、センサ素子１の下面と平行した接続面２６ｃを有している。

このように本実施形態によれば、赤外線センサのパッケージ両側面の全高さにわたって接続端子が露出されているので、接続端子と部品表面実装基板の配線ランドとの間にさらに広い半田接合面積を確保できる。このため、実装強度や実装時の半田張力による傾きを抑えることが可能となる。

（第６の実施形態）
図９は、第６の実施形態の赤外線センサの概略構成を示す断面図である。本実形態の赤外線センサ６０は、第５の実施形態において、センサ素子と接続端子との接続配線としてワイヤボンディングを用いていた構成に代えて、フリップチップボンドを用いた構成である。その他の構成は、第５の実施形態と同様である。

接続端子２６が、パッケージ底面において露出するとともに、パッケージ両側面の全高さにわたって露出している。本実施形態の接続端子２６は、パッケージ底面において露出する部分の接続端子２６は、センサ素子１とフリップチップボンドでの接続をするためにセンサ素子１の下部まで延びている。

このように本実施形態によれば、フリップリップボンドでの接続を採用したパッケージでも、ボンディングワイヤを採用したパッケージと同様に、赤外線センサのパッケージ両側面の全高さにわたって接続端子が露出されているので、接続端子と部品表面実装基板の配線ランドとの間にさらに広い半田接合面積を確保できる。このため、実装強度や実装時の半田張力による傾きを抑えることが可能となる。

以上の実施形態では、２波長一体で樹脂モールドすることにより、小型で、センサ間の温度差や受光量差を抑えた赤外線センサを実現する構成としているが、それぞれの波長の光学フィルタを備えた赤外線センサを１つずつそれぞれ樹脂封止して、２つ１組で配置したものを赤外線センサとして用いてもよい。すなわち、１種類の検出対象ガスを光源の劣化や、光学フィルタの汚れ等による出力信号の経時変化などに対して安定に測定できるよう２組の赤外線受光構成ししているが、これに限るわけではなく、簡易的な測定であれば検出対象ガスの吸収波長を検出する１組の構成で良く、また、複数のガスを検出する場合は検出する場合は参照波長と複数組の検出対象ガスの吸収波長を検出する構成でも良い。また、同様に複数ガスを検出する場合、複数組の光学フィルタと、参照光透過用の１つの光学フィルタとを、１体で樹脂モールドしてもよい。さらに、複数センサを１体で樹脂モールドする場合、赤外線光量のモニターなどの目的のために、少なくとも１つは光学フィルタなしとしてもよい。

１ センサ素子
２ 光学調整部
３ 光学フィルタ
４ 受光窓
５ ボンディングワイヤ（接続配線）
６、１６、２６ 接続端子
７、１８ａ、１８ｂ 封止部材、封止部材
８ フリップチップ（接続配線）
９ 接着層
１０、２０、３０、４０、５０、６０ 赤外線センサ
１１ 部品表面実装基板
１２ ランド
１３ 半田

Claims (7)

1. 封止部材内に封止された、透過する赤外線を選択する光学フィルタと、該光学フィルタを透過した赤外線を検出するセンサ素子と、実装基板と接続するための複数の接続端子と、前記複数の接続端子のうち、前記センサ素子で検出した検出信号を外部に出力する接続端子と該センサ素子とを接続する接続配線と、を備え、
   前記複数の接続端子の各々は、内側に折れ曲がったＬ字状に形成され、かつ、隣接する２面にわたって前記封止部材から露出しており、
   前記センサ素子で検出した検出信号を外部に出力する接続端子は、前記隣接する２面のいずれの露出面が前記実装基板へ実装されたとしても、前記センサ素子で検出した検出信号をそれぞれ外部に出力可能に構成されていることを特徴とする赤外線センサ。
2. 前記赤外線センサは、光学フィルタを封止した上部構造体と、前記センサ素子と接続端子と配線端子とを封止した下部構造体とを貼り合せて構成されていることを特徴とする請求項１に記載の赤外線センサ。
3. 前記接続端子が、前記赤外線センサの側面の全高さにわたって露出されていることを特徴とする請求項１に記載の赤外線センサ。
4. 前記接続配線はフリップチップボンドであることを特徴とする請求項１から３に記載の赤外線センサ。
5. 前記接続配線はボンディングワイヤであることを特徴とする請求項１から３に記載の赤外線センサ。
6. 前記上部構造体が、前記下部構造体の一つの側面と接する位置合わせ構造部を有する請求項２に記載の赤外線センサ。
7. 光源と、請求項１〜６の何れか一項に記載の赤外線センサとを備え、前記赤外線センサの一つの側面が実装基板へ実装されるガス濃度計。

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