JP6076549B1 - Infrared temperature sensor, circuit board, and apparatus using infrared temperature sensor - Google Patents
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Abstract
検知対象物の測定部を効果的に特定でき、小型化が可能な表面実装型の赤外線温度センサを提供する。表面実装型の赤外線温度センサ1であって、一面側に開口部21aを有し、赤外線を導くように形成された導光部21と、一面側に遮蔽壁22aを有し、赤外線を遮蔽するように形成された遮蔽部22とを備えた熱伝導性を有する本体2と、前記本体2の他面側に配設された基板3と、前記基板3上に配置され、前記導光部21に対応する位置に配設された赤外線検知用感熱素子4と、前記基板3上に、前記赤外線検知用感熱素子4と離間して配置され、前記遮蔽部22に対応する位置に配設された温度補償用感熱素子5と、前記基板2上に形成され、前記赤外線検知用感熱素子4及び前記温度補償用感熱素子5に接続された配線パターン31と、前記配線パターン31に接続されるとともに、前記基板3上の端部側に形成された実装用端子32とを備えている。Provided is a surface-mount type infrared temperature sensor that can effectively specify a measurement part of a detection target and can be miniaturized. A surface-mount type infrared temperature sensor 1, which has an opening 21a on one surface side, a light guide portion 21 formed to guide infrared rays, and a shielding wall 22a on one surface side, and shields infrared rays. A main body 2 having thermal conductivity provided with a shielding portion 22 formed as described above, a substrate 3 disposed on the other surface side of the main body 2, and disposed on the substrate 3. The infrared detecting thermal element 4 disposed at a position corresponding to the infrared detecting thermal element 4 is disposed on the substrate 3 so as to be spaced apart from the infrared detecting thermal element 4 and disposed at a position corresponding to the shielding portion 22. A temperature-compensating thermal element 5, a wiring pattern 31 formed on the substrate 2 and connected to the infrared detecting thermal element 4 and the temperature-compensating thermal element 5, and connected to the wiring pattern 31; Mounting terminals formed on the end side on the substrate 3 And a 2.
Description
本発明は、検知対象物からの赤外線を検知して、検知対象物の温度を測定する表面実装型の赤外線温度センサ、この赤外線温度センサが実装された回路基板及び赤外線温度センサを用いた装置に関する。 The present invention relates to a surface-mounted infrared temperature sensor that detects infrared rays from a detection object and measures the temperature of the detection object, a circuit board on which the infrared temperature sensor is mounted, and a device using the infrared temperature sensor. .
従来、例えば、複写機の定着装置に用いられる加熱定着ローラ等の検知対象物の温度を測定する温度センサとして、検知対象物からの赤外線を非接触で検知して、検知対象物の温度を測定する赤外線温度センサが使用されている。 Conventionally, for example, as a temperature sensor for measuring the temperature of an object to be detected such as a heat fixing roller used in a fixing device of a copying machine, infrared light from the object to be detected is detected in a non-contact manner and the temperature of the object to be detected is measured. An infrared temperature sensor is used.
このような赤外線温度センサは、周囲温度の変化を補償するため、赤外線検知用感熱素子の他に温度補償用感熱素子が設けられている。また、赤外線温度センサは、赤外線検知用感熱素子及び温度補償用感熱素子に接続されて外部に導出されたリード線を有して、検知対象物に対向して配置されるようになっている(例えば、特許文献1参照)。
この特許文献1に示された赤外線温度センサは、表面実装に適合した構造ではないため、表面実装のニーズに対応できないという課題がある。
一方、表面実装のニーズに対応すべく、表面実装型の赤外線温度センサが提案されている(特許文献2及び特許文献3参照)。Such an infrared temperature sensor is provided with a temperature compensating thermal element in addition to the infrared detecting thermal element in order to compensate for a change in ambient temperature. Further, the infrared temperature sensor has a lead wire connected to the infrared detection thermal element and the temperature compensation thermal element and led out to the outside, and is arranged to face the detection target ( For example, see Patent Document 1).
Since the infrared temperature sensor disclosed in Patent Document 1 is not a structure suitable for surface mounting, there is a problem that it cannot meet the needs of surface mounting.
On the other hand, surface mount type infrared temperature sensors have been proposed to meet the needs of surface mounting (see
しかしながら、特許文献2及び特許文献3に示された赤外線温度センサでは、以下のような課題が生じる。
However, in the infrared temperature sensors disclosed in
(1)検知対象物の測定部を特定するための光学的機能(例えば、赤外線の導光部)が存在しないので、実際には別途、集光レンズや反射鏡等の光学的手段を付加しないと使用が困難である。 (1) Since there is no optical function (for example, an infrared light guide) for specifying the measurement part of the detection target, no optical means such as a condensing lens or a reflecting mirror is actually added. And difficult to use.
(2)筐体(ケース)は、樹脂製であり、熱伝導性の低い材料から形成されているため、周囲空気等の外乱によって、筐体の温度が均一になりにくく、温度むらが発生しやすい。
(3)感熱素子に対向して、赤外線吸収膜や赤外線反射膜を用いるため、これらは汚れに対して機能が劣化しやすく、信頼性が低下する。
(4)実装用端子を樹脂製の筐体の外側面から底面側へ引き出し導出させる構成であり、構成が複雑化する可能性がある。(2) The housing (case) is made of resin and is made of a material having low thermal conductivity. Therefore, due to disturbances such as ambient air, the temperature of the housing is less likely to be uniform and temperature unevenness occurs. Cheap.
(3) Since an infrared absorption film and an infrared reflection film are used facing the thermosensitive element, their functions are easily deteriorated against dirt, and the reliability is lowered.
(4) This is a configuration in which the mounting terminals are drawn out and led out from the outer side surface of the resin casing to the bottom surface side, and the configuration may be complicated.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、検知対象物の測定部を効果的に特定できるとともに小型化が可能な表面実装型の赤外線温度センサ、この赤外線温度センサが実装された回路基板及び赤外線温度センサを用いた装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and can be used to effectively specify a measurement part of a detection target and to be able to be downsized. And it aims at providing the apparatus using an infrared temperature sensor.
請求項1に記載の赤外線温度センサは、表面実装型の赤外線温度センサであって、一面側に開口部を有し、赤外線を導くように形成された導光部と、一面側に遮蔽壁を有し、赤外線を遮蔽するように形成された遮蔽部とを備えた熱伝導性を有する本体と、前記本体の他面側に形成された凹状の収容空間部と、前記収容空間部を構成する壁面に沿って配設された基板と、前記基板上に配置され、前記導光部に対応する位置に配設された赤外線検知用感熱素子と、前記基板上に、前記赤外線検知用感熱素子と離間して配置され、前記遮蔽部に対応する位置に配設された温度補償用感熱素子と、前記基板上にパターニングされて形成され、前記赤外線検知用感熱素子及び前記温度補償用感熱素子に接続された配線パターンと、 前記配線パターンに電気的に接続されるとともに、前記基板上の端部側に前記配線パターンと連続して一体的にパターニングされて形成され、かつ前記収容空間部の外側に配設される実装用端子と、を具備することを特徴とする。 The infrared temperature sensor according to claim 1 is a surface-mount type infrared temperature sensor having an opening on one surface side, a light guide portion formed to guide infrared light, and a shielding wall on one surface side. A heat-conducting main body having a shielding portion formed to shield infrared rays, a concave housing space portion formed on the other surface side of the main body, and the housing space portion A substrate disposed along the wall surface; an infrared detection thermal element disposed on the substrate and disposed at a position corresponding to the light guide; and the infrared detection thermal element on the substrate; A temperature-compensating thermosensitive element disposed at a position corresponding to the shielding portion, and a pattern formed on the substrate, and connected to the infrared detecting thermosensitive element and the temperature-compensating thermosensitive element. And the wiring pattern is electrically connected to the wiring pattern. A mounting terminal that is electrically connected and is formed by being integrally patterned continuously with the wiring pattern on the end side of the substrate , and disposed outside the accommodation space. It is characterized by comprising.
本体は、熱伝導性を備えていれば格別その材料が限定されるものではない。例えば、金属材料や熱伝導性のフィラーを含有した樹脂を用いることができる。また、基板には、フレキシブル配線基板やリジット配線基板を用いることができる。特定の形式の配線基板に限定されるものではない。
本体への基板の配設は、押し当て加工、溶着、ろう接、接着や粘着等によって行うことができる。配設手段が格別限定されるものではない。The material of the main body is not particularly limited as long as it has thermal conductivity. For example, a resin containing a metal material or a thermally conductive filler can be used. Moreover, a flexible wiring board and a rigid wiring board can be used for a board | substrate. The wiring board is not limited to a specific type.
The substrate can be disposed on the main body by pressing, welding, brazing, adhesion, adhesion, or the like. The arrangement means is not particularly limited.
赤外線検知用感熱素子及び温度補償用感熱素子としては、セラミックス半導体で形成されたチップサーミスタが好適に用いられるが、これに限らず、熱電対や測温抵抗体等を用いることができる。さらに、配線パターンのパターン形態は、格別限定されるものではなく、例えば、直線状やミアンダ状等、設計に応じて適宜採用することができる。
また、実装用端子が形成される基板上の端部側は、最端部のみならず、最端部周囲の一定の範囲を含むことを意味している。A chip thermistor made of a ceramic semiconductor is preferably used as the infrared detecting thermal element and the temperature compensating thermal element, but not limited to this, a thermocouple, a resistance temperature detector, or the like can be used. Furthermore, the pattern form of the wiring pattern is not particularly limited, and can be appropriately adopted according to the design, for example, a straight line shape or a meander shape.
Further, the end side on the substrate on which the mounting terminals are formed means not only the endmost part but also includes a certain range around the endmost part.
請求項2に記載の赤外線温度センサは、請求項1に記載の赤外線温度センサにおいて、前記基板は、本体に押し当て加工によって配設されていることを特徴とする。 An infrared temperature sensor according to a second aspect is the infrared temperature sensor according to the first aspect , wherein the substrate is disposed on the main body by pressing.
請求項3に記載の赤外線温度センサは、請求項1又は請求項2に記載の赤外線温度センサにおいて、前記基板は、本体に溶着によって配設されていることを特徴とする。
The infrared temperature sensor according to
請求項4に記載の赤外線温度センサは、請求項1又は請求項2に記載の赤外線温度センサにおいて、前記基板は、本体にろう接、接着又は粘着によって配設されていることを特徴とする。 An infrared temperature sensor according to a fourth aspect is the infrared temperature sensor according to the first or second aspect , wherein the substrate is disposed on the main body by brazing, adhesion, or adhesion.
請求項5に記載の赤外線温度センサは、請求項1乃至請求項4のいずれか一に記載の赤外線温度センサにおいて、前記基板は、本体に熱溶着可能な材料で形成されていることを特徴とする。
The infrared temperature sensor according to
請求項6に記載の赤外線温度センサは、請求項1乃至請求項5のいずれか一に記載の赤外線温度センサにおいて、蓋部材が前記基板と対向して他面側に配置されることを特徴とする。 The infrared temperature sensor according to claim 6 is the infrared temperature sensor according to any one of claims 1 to 5 , wherein a lid member is disposed on the other side facing the substrate. To do.
請求項7に記載の赤外線温度センサは、請求項6に記載の赤外線温度センサにおいて、前記蓋部材は、内面の少なくとも基板と対向する一部の面が反射面となっていることを特徴とする。 The infrared temperature sensor according to claim 7 is the infrared temperature sensor according to claim 6 , wherein at least a part of the inner surface of the lid member facing the substrate is a reflective surface. .
請求項8に記載の赤外線温度センサは、請求項1乃至請求項7のいずれか一に記載の赤外線温度センサにおいて、前記本体は、金属材料からなり、熱酸化処理により熱酸化膜が形成されて少なくとも前記導光部が黒体化されていることを特徴とする。
The infrared temperature sensor according to
請求項9に記載の赤外線温度センサは、請求項1乃至請求項8のいずれか一に記載の赤外線温度センサにおいて、前記遮蔽部には、密閉的な空間部が形成されており、この空間部と外部との通気性を許容する通気部が設けられていることを特徴とする。
The infrared temperature sensor according to
請求項10に記載の赤外線温度センサは、請求項1乃至請求項9のいずれか一に記載の赤外線温度センサにおいて、前記導光部と遮蔽部とは、導光部と遮蔽部との境界を中心として略対称の形態に形成されていることを特徴とする。
The infrared temperature sensor according to
請求項11に記載の赤外線温度センサは、請求項1乃至請求項10のいずれか一に記載の赤外線温度センサにおいて、前記導光部及び遮蔽部の他面側の開口を除いた本体における区画壁が、基板上に連続的又は部分的に接触していることを特徴とする。
The infrared temperature sensor according to
請求項12に記載の赤外線温度センサは、請求項1乃至請求項11のいずれか一に記載の赤外線温度センサにおいて、前記本体は、前記開口部が表面から突出しないとともに、少なくとも前記導光部が黒体化されており、かつ10W/m・K以上の熱伝導率を有することを特徴とする。
The infrared temperature sensor according to
請求項13に記載の赤外線温度センサは、請求項1乃至請求項12のいずれか一に記載の赤外線温度センサにおいて、前記赤外線検知用感熱素子及び温度補償用感熱素子を接続するための前記配線パターンは、互いに略平行に並べられて配設されていることを特徴とする。
The infrared temperature sensor according to
請求項14に記載の赤外線温度センサは、請求項1乃至請求項13のいずれか一に記載の赤外線温度センサにおいて、前記赤外線検知用感熱素子及び温度補償用感熱素子は、金属酸化物又は金属窒化物を含有するセラミックス半導体で形成されたサーミスタ素子であることを特徴とする。
The infrared temperature sensor according to
請求項15に記載の回路基板は、前記実装用端子が接続される接続端子を有する実装基板と、この実装基板に実装された請求項1乃至請求項14に記載のいずれか一の赤外線温度センサと、を具備することを特徴とする。
基板の材質は、ガラスエポキシ基板等が一般的に用いられるが、アルミ二ウム、銅等の熱伝導の良好な金属基板が望ましい。
The circuit board according to
As the material of the substrate, a glass epoxy substrate or the like is generally used, but a metal substrate having good thermal conductivity such as aluminum or copper is desirable.
請求項16に記載の回路基板は、請求項15に記載の回路基板において、前記実装基板には、少なくとも基板と対向する一部の面に赤外線反射面が形成されていることを特徴とする。 A circuit board according to a sixteenth aspect is the circuit board according to the fifteenth aspect, characterized in that an infrared reflecting surface is formed on at least a part of the mounting substrate facing the substrate.
赤外線反射面の形成は、基板がアルミニウム基板の場合、そのアルミ表面を用いてもよいし、銅基板の場合には、ニッケル又は金めっき等の赤外線反射膜を形成するようにしてもよい。また、銅又は鉄材のインレイ材にニッケル又は金めっき等の赤外線反射膜を形成して対向する面を赤外線反射面として形成してもよい。 The infrared reflecting surface may be formed by using an aluminum surface when the substrate is an aluminum substrate, or by forming an infrared reflecting film such as nickel or gold plating when the substrate is a copper substrate. Alternatively, an infra-red reflecting film such as nickel or gold plating may be formed on an inlay material made of copper or iron, and the opposing surface may be formed as an infrared reflecting surface.
請求項17に記載の赤外線温度センサを用いた装置は、請求項1乃至請求項14のいずれか一に記載された赤外線温度センサが備えられていることを特徴とする。
A device using the infrared temperature sensor according to
赤外線温度センサは、例えば、複写機の定着装置、バッテリーユニット、コンデンサ、IHクッキングヒータ、冷蔵庫の庫内物品等の温度検知のため各種装置に備えられ適用することができる。格別適用される装置が限定されるものではない。 The infrared temperature sensor can be provided and applied to various devices for detecting the temperature of, for example, a fixing device of a copying machine, a battery unit, a capacitor, an IH cooking heater, and an article in a refrigerator. The specially applied device is not limited.
本発明によれば、検知対象物の測定部を効果的に特定できるとともに小型化が可能な表面実装型の赤外線温度センサ、この赤外線温度センサが実装された回路基板及び赤外線温度センサを用いた装置を提供することができる。 According to the present invention, a surface-mount type infrared temperature sensor capable of effectively specifying a measurement part of a detection target and capable of being downsized, a circuit board on which the infrared temperature sensor is mounted, and an apparatus using the infrared temperature sensor Can be provided.
以下、本発明の第1の実施形態に係る赤外線温度センサについて図1乃至図10を参照して説明する。図1は赤外線温度センサを示す斜視図、図2は赤外線温度センサを示す平面図、図3は赤外線温度センサを示す背面図である。図4は図2中、A―A線に沿う断面図、図5は図2中、B―B線に沿う断面図、図6は図2中、C―C線に沿う断面図である。また、図7は図6中、X―X線に沿う本体の断面図である。さらに、図8乃至図10は変形例を示している。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。 Hereinafter, an infrared temperature sensor according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 is a perspective view showing an infrared temperature sensor, FIG. 2 is a plan view showing the infrared temperature sensor, and FIG. 3 is a rear view showing the infrared temperature sensor. 4 is a sectional view taken along line AA in FIG. 2, FIG. 5 is a sectional view taken along line BB in FIG. 2, and FIG. 6 is a sectional view taken along line CC in FIG. 7 is a cross-sectional view of the main body taken along line XX in FIG. Further, FIGS. 8 to 10 show modifications. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the same or an equivalent part, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
図1乃至図7に示すように、赤外線温度センサ1は、本体2と、基板3と、この基板3上に配設された赤外線検知用感熱素子4及び温度補償用感熱素子5と、同様に基板3上形成された配線パターン31及び実装用端子32とを備えている。赤外線温度センサ1は、表面実装型であり、表面実装に適するように構成されている。
As shown in FIGS. 1 to 7, the infrared temperature sensor 1 includes a
本体2は、熱伝導性を有する金属材料、例えば、鉄によって略直方体形状に形成されており、導光部21及び遮蔽部22と、収容空間部23とを有している。本体2は、縦方向の長さ寸法及び横方向の長さ寸法が8mm〜13mm、高さ寸法が2mm〜5mmの小型化されたサイズからなっている。
The
また、本体2は、その全体が熱処理によって酸化され黒体化されている。具体的には、本体2を400℃〜1000℃程度の高温で熱処理することにより、本体2の表面に酸化膜が形成され、黒化処理される。この酸化膜の膜厚寸法は、10μm以下に形成することが好ましく、具体的には3μmに形成されている。放射率は、0.8以上が好ましく、前記黒化処理により0.8〜0.95の放射率を得ることができる。
The
なお、本体2を形成する材料は、少なくとも10W/m・K以上の熱伝導率を有するものであれば、格別限定されるものではない。例えば、樹脂にカーボン、金属、セラミック等のフィラーを含有させた材料、鉄、ニッケル、クロム、コバルト、マンガン、銅、チタン及びモリブデン等の金属材料並びにこれらの金属を含む合金、金属材料に黒色塗装を施した材料、セラミック等を用いることができる。また、樹脂自身の放射率は高いので、樹脂の表面は黒体化されるようになる。
The material forming the
本体2には、導光部21と遮蔽部22とが形成されており、導光部21は、本体2の一面側(前面側)に開口部21aを有し、赤外線を導くように形成されている。遮蔽部22は、一面側(前面側)に遮蔽壁22aを有し、赤外線を遮蔽するように形成されている。
The
導光部21は、開口部21aが前面側から背面側にわたって貫通する筒状の貫通孔として、背面側が開口して形成されており、その導光部21の内周面は、既述のように酸化され黒体化されている。この開口部21aは、本体2の表面から突出しないように形成されており、横長であって隅丸の略長方形状であり、長手方向の長さ寸法が3mm〜6mm、具体的には6mmに形成されており、短手方向の長さ寸法が1mm〜2.5mm、具体的には2mmに形成されている。したがって、開口部21aの寸法は1mm〜6mmの範囲内であり、最大寸法が6mm以下に設定されている。
The
なお、開口部21aの形状は、特段限定されるものではない。円形状、楕円形状や多角形状等に形成してもよい。検知対象物の測定部の形態等によって適宜選定することができる。また、本体2を酸化によって黒化処理しない場合には、導光部21の内周面に、必要に応じて例えば、黒色塗装やアルマイト処理等を施して赤外線吸収層を形成するようにしてもよい。
Note that the shape of the
遮蔽部22は、導光部21に隣接して配置されており、導光部21と遮蔽部22との境界を中心軸として略対称の形態に形成されている。遮蔽部22は、遮蔽壁22aを前面側に有して、背面側へ導光部21と同一形状、つまり、開口部21aと同一形状の隅丸の略長方形状で延出して空間部22bを形成している。この空間部22bは、凹状の空洞であり、遮蔽壁22aと対向する背面側は開口されている。
The shielding
すなわち、図7に代表して示すように、本体2において、遮蔽部22における遮蔽壁22aを含まない部位での横断面形状が、導光部21と遮蔽部22との境界を中心軸Cとして略対称の形態となっている。換言すれば、導光部21の開口部21aと遮蔽部22の遮蔽壁22aの部分を除けば、導光部21側と遮蔽部22側とは、略同一形状に形成されている。
That is, as representatively shown in FIG. 7, in the
以上のように導光部21及び遮蔽部22は、一定の空間領域が周囲の区画壁24によって形成されていることとなる。ここで、便宜上、導光部21と遮蔽部22との境界の部分の区画壁24を中央壁24a、その他区画壁24の部分を周囲壁24bとする。
As described above, the
収容空間部23は、本体2の内部における背面側に形成されている。具体的には、収容空間部23は、略直方体形状の凹状に形成され、導光部21及び遮蔽部22の背面側の開口と連通するようになっている。
The
基板3は、略長方形状に形成された赤外線を吸収する絶縁性フィルムであり、可撓性を有するフレキシブル配線基板(FPC)である。基板3は、本体2の他面側(背面側)に配設される。詳しくは、基板3は、前記収容空間部23の内壁に沿って折り曲げられて、熱溶着されて配設される。この場合、基板3を収容空間部23の内壁に沿う形状にフォーミング加工してもよい。
The board |
基板3には、絶縁性基材の一表面(図4乃至図6中、背面側)上に赤外線検知用感熱素子4及び温度補償用感熱素子5が配設されている。また、同様に一表面上には、導体の配線パターン31及びこの配線パターン31に電気的に接続されるとともに端部側に位置する実装用端子32が形成されている。
The
基板3には、ポリイミド、ポリエチレン、液晶ポリマー、フッ素、シリコン、ポリエステル、ポリカーボネート、PPS(ポリフェニレンスルフィド)等の高分子材料からなる樹脂を用いることができる。また、これらの樹脂にカーボンブラック又は無機顔料(クロムイエロ、弁柄、チタンホワイト、群青の1種以上)を混合分散させて略全波長の赤外線を吸収し得るような材料を用いてもよい。
For the
本実施形態においては、基板3を前記収容空間部23の内壁に沿って折り曲げて、熱溶着によって配設するため、基板3は、熱溶着が可能なポリイミド、ポリエチレン、液晶ポリマー等の材料が用いられている。
In the present embodiment, since the
図2及び図3に示すように配線パターン31は、一端側に矩形状の電極端子31aを有し、この電極端子31aから細幅のパターンがミアンダ状に延出し、他端側の終端部に矩形状の実装用端子32、具体的には半田付け用のランドが形成されて構成されている。これと同じパターンの配線パターン31が電極端子31aの相互が対向するように一対配設されて、赤外線検知用感熱素子4又は温度補償用感熱素子5が配置され接続されるようになっている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
したがって、赤外線検知用感熱素子4及び温度補償用感熱素子5を接続するため、2対の配線パターン31が互いに略平行に並べられて配設されている。この赤外線検知用感熱素子4が接続される配線パターン31dtと温度補償用感熱素子5が接続される配線パターン31cpとは、同一パターンの形態であり、互に接続されることなく、赤外線検知用感熱素子4と温度補償用感熱素子5とを各々個別に接続している。
Therefore, in order to connect the infrared detecting
また、配線パターン31の上には、ポリイミドフィルムに代表される樹脂フィルム、レジストインク等からなる絶縁層であるカバー層33が形成されている。カバー層33は、配線パターン31を被覆するように形成されているが、電極端子31a及び実装用端子32は、カバー層33に被覆されていない露出した部分となっている。
On the
さらに、カバー層33には、ポリイミドフィルム、レジストインクにカーボンブラック又は無機顔料(クロムイエロ、弁柄、チタンホワイト、群青の1種以上)を混合分散させて略全波長の赤外線を吸収し得るような材料を用いてもよい。カバー層33に赤外線吸収材料を用いることで受光エネルギーが大きくなり感度の向上を図ることができる。
なお、この配線パターン31は、説明上、図2においては基板3を透して、図3においてはカバー層33を透して視認できる状態を鮮明化して示している。Further, the
For the sake of explanation, the
このような配線パターン31は、圧延銅箔や電解銅箔等によりパターニングされて形成されており、実装用端子32には、接続抵抗を減らし、腐食を防止するため、ニッケルめっき、金めっきや半田めっき等のめっき処理がなされている。
Such a
赤外線検知用感熱素子4は、検知対象物からの赤外線を検知して、検知対象物の温度を測定する。温度補償用感熱素子5は、周囲温度を検知して、周囲温度を測定する。これら赤外線検知用感熱素子4及び温度補償用感熱素子5は、少なくとも略等しい温度特性を有する感熱素子で構成されており、配線パターン31の対向する電極端子31a間に接続され、相互に離間して実装配置されている。
The infrared detecting
具体的には、赤外線検知用感熱素子4及び温度補償用感熱素子5は、両端部に端子電極が形成されたチップサーミスタである。このサーミスタとしては、NTC型、PTC型、CTR型等のサーミスタがあるが、本実施形態では、例えば、NTC型サーミスタを採用している。
Specifically, the infrared detecting
特に、本実施形態では、赤外線検知用感熱素子4及び温度補償用感熱素子5として、Mn、Co、Ni及びFeの金属酸化物又は金属窒化物を含有するセラミックス半導体、すなわち、Mn−Co−Ni−Fe系材料で形成された薄膜サーミスタ素子を採用している。このセラミックス半導体は、温度係数であるB定数が高いため、赤外線を吸収する基板3の温度変化を感度よく検出することができる。
In particular, in the present embodiment, as the infrared detecting
また、セラミックス半導体は、立方晶スピネル相を主相とする結晶構造を有していることが望ましく、この場合、異方性もなく、また、不純物層がないので、セラミックス焼結体内で電気特性のばらつきが小さく、複数の赤外線温度センサを用いる際に高精度な測定が可能になる。さらに、安定した結晶構造のため、耐環境に対する信頼性も高い。なお、セラミックス半導体としては、立方晶スピネル相からなる単相の結晶構造が最も望ましい。 In addition, the ceramic semiconductor desirably has a crystal structure having a cubic spinel phase as the main phase. In this case, since there is no anisotropy and no impurity layer, the electrical characteristics within the ceramic sintered body. Variation is small, and highly accurate measurement is possible when using a plurality of infrared temperature sensors. In addition, because of the stable crystal structure, the environment resistance is high. As the ceramic semiconductor, a single-phase crystal structure composed of a cubic spinel phase is most desirable.
また、赤外線検知用感熱素子4及び温度補償用感熱素子5とが、セラミックス半導体で形成された同一のウエハから得たサーミスタ素子、薄膜サーミスタの中から所定の許容誤差内の抵抗値で選別したものであることが好ましい。
Further, the infrared detecting
この場合、対となる赤外線検知用感熱素子4及び温度補償用感熱素子5とでB定数の相対誤差が小さくなり、同時に温度を検出する両者の温度差分を高精度に検出することができる。また、赤外線検知用感熱素子4及び温度補償用感熱素子5とについて、B定数の選別作業や抵抗値の調整工程が不要になり、生産性を向上させることができる。
In this case, the relative error of the B constant is reduced between the pair of infrared detecting
なお、赤外線検知用感熱素子4及び温度補償用感熱素子5に用いるサーミスタ素子の構成は、例えば、バルクサーミスタ、積層サーミスタ、厚膜サーミスタ、薄膜サーミスタのいずれの構成であってもよい。
The thermistor elements used for the infrared detecting
以上のように構成される赤外線温度センサ1は、図6に代表して示すように、赤外線検知用感熱素子4は、導光部21に対応する位置に配設され、温度補償用感熱素子5は、遮蔽部22に対応する位置に配設される。
In the infrared temperature sensor 1 configured as described above, as shown in FIG. 6, the infrared detection
また、本体2における区画壁24としての中央壁24a及び周囲壁24bが基板3の表面上に熱結合するように接触して配置される。つまり、導光部21及び遮蔽部22の背面側の開口を除いた本体2における区画壁24としての中央壁24a及び周囲壁24bが基板3の表面上に接触して配置される。具体的には、中央壁24aは、基板3の表面上における赤外線検知用感熱素子4と温度補償用感熱素子5との境界の部分に対向して接触し、周囲壁24bは、基板3の表面上における赤外線検知用感熱素子4と温度補償用感熱素子5の周囲の部分に対向して接触する。さらに、基板3上の端部側に形成された実装用端子32は、本体2の周壁における背面側端部に配設される。
Further, the
なお、区画壁24における基板3の表面上の接触は、区画壁24が中央壁24a及び周囲壁24bに亘って基板3の表面上に連続的に接触させるようにしてもよいし、部分的に接触、例えば、断続的に接触させるようにしてもよい。
The contact of the
部分的に接触させる形態の場合、基板3の表面上に、中央壁24aと、導光部21及び遮蔽部22の一側(長手方向)の周囲壁24bとを接触させ、導光部21及び遮蔽部22の他側(短手方向)の周囲壁24bとを非接触とする構成を採用することができる。加えて、導光部21及び遮蔽部22の他側(短手方向)の周囲壁24bとを非接触とすることにより、この非接触の部分を後述する通気部9の形成に好適に利用することが可能となる。
本実施形態の本体2において、開口部21aは、表面から突出しないとともに、少なくとも導光部21が黒体化されている。In the case of the form of partial contact, the
In the
従来における開口部が表面から突出する構造の赤外線温度センサにあっては、本体の材料は、アルミニウム、アルミ合金、亜鉛合金等の熱伝導率が96W/m・K以上のものが使用されていた。これは突出部があると本体に温度差が生じてしまうため、熱伝導の悪い材料が使用できなかったことによる。 In the conventional infrared temperature sensor having a structure in which the opening protrudes from the surface, the material of the main body is made of aluminum, aluminum alloy, zinc alloy or the like having a thermal conductivity of 96 W / m · K or more. . This is because if there is a protrusion, a temperature difference occurs in the main body, so that a material with poor heat conduction cannot be used.
複写機等の熱定着装置の場合、赤外線温度センサは熱源のヒートローラに対し5mm程度の極めて近距離に設置される。このような環境下で開口部が突出する構造の赤外線温度センサでは高価な熱伝導の良い材料でないと赤外線温度センサが正確に機能できないという問題があった。 In the case of a thermal fixing device such as a copying machine, the infrared temperature sensor is installed at a very short distance of about 5 mm with respect to the heat roller of the heat source. In such an environment, the infrared temperature sensor having a structure in which the opening protrudes has a problem that the infrared temperature sensor cannot function correctly unless it is an expensive material with good heat conduction.
本実施形態では、開口部21aが表面から突出することなく、突出部を有しないことにより、本体2の熱伝導率が10W/m・K以上でも使用可能になっている。鉄、ステンレス、フィラーを含有させた熱伝導性の良い樹脂等の材料が使用可能となる。
In the present embodiment, the
主として図2に示すように、赤外線検知用感熱素子4が接続される配線パターン31dtと温度補償用感熱素子5が接続される配線パターン31cpとは、略平行に並べられて配設されており、この配線パターン31dt、31cpに対応して導光部21と遮蔽部22とが並設されるようになっている。このような配置とすることで赤外線検知用感熱素子4と温度補償用感熱素子5の距離が近くなることにより、温度補償がより確実になり正確な温度検知が可能となる。
As shown mainly in FIG. 2, the wiring pattern 31dt to which the infrared detecting
図4乃至図6に示すように、このような赤外線温度センサ1は、回路基板10としての実装基板に実装される。実装基板の表面側には、所定の配線パターンが形成され、赤外線温度センサ1の実装用端子32が接続される接続端子11が形成されている。したがって、赤外線温度センサ1の実装用端子32が実装基板の接続端子11に半田付け等によって電気的に接続される。なお、この接続手段は、格別のものに限定されるものではなく、例えば、導電性接着剤等を用いてもよく、電気的な接続が可能であれば手段は問わないものである。
As shown in FIGS. 4 to 6, such an infrared temperature sensor 1 is mounted on a mounting board as a
また、実装基板の表面側であって、基板3と対向する面には赤外線反射部12が設けられている。この赤外線反射部12は、例えば、金属板を鏡面加工して反射面として形成したものであり、反射率が高く、80%以上、好ましくは85%以上の反射率となっている。したがって、反射部12は、放射率が低く、赤外線検知用感熱素子4及び温度補償用感熱素子5への熱的影響を抑制することができ、感度の向上を図ることができる。
なお、この場合、少なくとも基板と対向する一部の面が赤外線反射面となっていれば所定の効果を発揮することができる。In addition, an infrared reflecting
In this case, a predetermined effect can be exhibited if at least a part of the surface facing the substrate is an infrared reflecting surface.
次に、上記赤外線温度センサ1の動作について説明する。検知対象物の表面から放射された赤外線は、赤外線温度センサ1の導光部21における開口部21aから入射し、導光部21に導かれて導光部21を通過し基板3に到達する。開口部21aは、視野を制限する機能を有しているので、検知対象物の測定部を効果的に特定でき検出精度を向上することが可能となる。この基板3に到達した赤外線は、基板3に吸収されて熱エネルギーに変換される。
Next, the operation of the infrared temperature sensor 1 will be described. Infrared radiation radiated from the surface of the detection object enters through the opening 21 a in the
変換された熱エネルギーは、基板3を通じて直下の赤外線検知用感熱素子4に伝達され、赤外線検知用感熱素子4の温度を上昇させる。赤外線検知用感熱素子4と温度補償用感熱素子5とは、少なくともほぼ等しい温度特性を有するセラミックス半導体であり、検知対象物からの赤外線によって赤外線検知用感熱素子4の抵抗値が変化する。
The converted thermal energy is transmitted to the infrared detecting
同時に、赤外線は遮蔽部22の遮蔽壁22aによって遮られるが、検知対象物からの輻射熱や周囲雰囲気温度によって本体2の温度が上昇するため、温度補償用感熱素子5の抵抗値も本体2の温度上昇に相当する抵抗値の変化を受ける。
At the same time, infrared rays are shielded by the shielding
この場合、本体2が金属等の熱伝導性を有する材料で形成されているので、周囲の温度変化に追従して赤外線温度センサ1の温度変化を全体として均一化することができる。また、導光部21と遮蔽部22とは、導光部23と遮蔽部22との境界を中心軸Cとして略対称の形態となっており、略同一形状に形成されている。さらに、赤外線検知用感熱素子4が接続される配線パターン31dtと温度補償用感熱素子5が接続される配線パターン31cpとは、同一パターンの形態に形成されている。
さらにまた、本体2における中央壁24a及び周囲壁24bが基板3の表面上に接触している。In this case, since the
Furthermore, the
このため、赤外線検知用感熱素子4と温度補償用感熱素子5とは、周囲の温度変化に対して同じように変化し、追従性が良好で熱的外乱に対する影響を抑制することができ、検知対象物からの赤外線による温度変化を精度よく検出することが可能となる。
For this reason, the infrared detecting
加えて、配線パターン31dtと配線パターン31cpとは、赤外線検知用感熱素子4と温度補償用感熱素子5とを各々個別に接続している。したがって、配線パターン31dtと配線パターン31cpとの相互の熱的影響を軽減することができ、感度を向上することができる。
In addition, the wiring pattern 31dt and the wiring pattern 31cp respectively connect the infrared detecting
また、少なくとも基板3の表面上における赤外線検知用感熱素子4と温度補償用感熱素子5との境界の部分に対向して、本体2の中央壁24aが接触するため、基板3の熱が中央壁24aに伝導される。このため、境界の部分の温度勾配を抑制でき、赤外線検知用感熱素子4側の基板3の熱が、温度補償用感熱素子5側の基板3に伝導するのを軽減して、相互の干渉を少なくすることができる。したがって、赤外線検知用感熱素子4と温度補償用感熱素子5との間で高い温度差分を得ることが可能となり、感度の向上が実現できる。
Further, since the
さらに、赤外線検知用感熱素子4と温度補償用感熱素子5との相互の熱的及び光学的な干渉が抑制されるので、赤外線検知用感熱素子4と温度補償用感熱素子5とを近づけて配置することができ、全体の小型化に寄与することができる。
Further, since the thermal and optical interference between the infrared detecting
以上のように本実施形態によれば、検知対象物の測定部を効果的に特定できるとともに小型化が可能な表面実装型の赤外線温度センサ、この赤外線温度センサが実装された回路基板を提供することができる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to provide a surface-mount type infrared temperature sensor that can effectively specify a measurement part of a detection target and can be downsized, and a circuit board on which the infrared temperature sensor is mounted. be able to.
次に、本実施形態の変形例について図8乃至図10を参照して説明する。図8(a)は本体の背面側に蓋部材を設けたものであり、図5に相当する断面図、図8(b)は蓋部材を示す斜視図である(変形例1)。図9は基板の変形を軽減するための通気部を設けたものであり、図6に相当する断面図である(変形例2)。また、図10は配線パターンを示す平面図である(変形例3)。 Next, a modification of the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 8A is a cross-sectional view corresponding to FIG. 5 in which a lid member is provided on the back side of the main body, and FIG. 8B is a perspective view showing the lid member (Modification 1). FIG. 9 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 6 in which a ventilation portion for reducing deformation of the substrate is provided (Modification 2). FIG. 10 is a plan view showing a wiring pattern (Modification 3).
(変形例1)図8に示すように蓋部材8は、略直方体の箱状であって、アルミニウム等の金属材料から作られている。この蓋部材8は、基板3と対向して背面側に配置されている。蓋部材8の内面の少なくとも基板3と対向する一部の面は反射面となっていて、例えば、鏡面加工されて反射率が高く、80%以上、好ましくは85%以上の反射率となっている。この蓋部材8は、収容空間部23に嵌合して取り付けられる。このため、蓋部材8は、基板3を収容空間部23に固定する機能をも有している。
(Modification 1) As shown in FIG. 8, the
このように蓋部材8の内面は反射面となっているので、放射率が低く、赤外線検知用感熱素子4及び温度補償用感熱素子5への熱的影響を抑制することができ、感度の向上を図ることができる。
Thus, since the inner surface of the
なお、既述のように導光部21側と遮蔽部22側とは、略同一形状に形成されているが、蓋部材8についても中心軸Cに対して略同一形状になるように形成されている。
As described above, the
(変形例2)図9に示すように遮蔽部2における空間部22bは、背面側の開口が基板3によって閉塞され、密閉的な空間部となっている。本例においては、空間部22bと外部との通気性を許容する通気部9が設けられている。具体的には、通気部9は、貫通孔であり、格別限定されるものではないが、φ0.1mm〜φ0.5mm程度に形成するのが好ましい。また、通気部として例えば、基板3と本体2との間に通気間隙を形成する場合、この間隙は、空気が通過する隙間であればよく、1μm以上の隙間があれば十分に空気を流通させることができる。重要なことは、密閉構造にしないことである。
したがって、空間部22bに対応する基板3の部分にφ0.1mm〜φ0.5mm程度の穴を開けても同様の効果が得られる。
さらに、導光部21側にも前記通気部9と同様な貫通孔9´を形成し、導光部21側と遮蔽部22側とを略対称の略同一形状に形成するのが好ましい。(Modification 2) As shown in FIG. 9, the
Therefore, the same effect can be obtained even if a hole of about φ0.1 mm to φ0.5 mm is formed in the portion of the
Further, it is preferable to form a through
赤外線温度センサにおいては、赤外線温度センサの周囲温度が高くなると、密閉状態とされた空間部の空気が膨張して内圧が上昇し、基板が膨らみ変形する問題が発生する。また、過度に空間部の空気が膨張すると、基板の変形により基板に配線された配線パターンが切断される等の不具合が発生する場合がある。さらに、基板が変形することによって、赤外線の入射量や基板からの放熱量が変化し、赤外線温度センサの出力が変動する問題も生じる。 In the infrared temperature sensor, when the ambient temperature of the infrared temperature sensor increases, the air in the sealed space portion expands to increase the internal pressure, causing a problem that the substrate swells and deforms. Further, when the air in the space portion is excessively expanded, there may be a problem that the wiring pattern wired on the substrate is cut due to deformation of the substrate. Furthermore, the deformation of the substrate causes a change in the amount of incident infrared rays and the amount of heat released from the substrate, causing a problem that the output of the infrared temperature sensor varies.
本例においては、空間部22bの内圧が上昇するような温度環境にあっても、通気部9によって外部との通気性が確保され、内圧の上昇を抑制し、基板3の変形を軽減することが可能となる。したがって、基板3の変形を軽減し、高精度化を可能にして、信頼性を確保できる赤外線温度センサ1を提供することができる。なお、通気部9は、貫通孔に限らず、溝状のものであってもよい。通気部9は、密閉的な空間部と外部とが連通するように形成されていればよく、形成位置、形状や個数等、格別限定されるものではない。
In this example, even in a temperature environment where the internal pressure of the
(変形例3)図10に示すように、赤外線検知用感熱素子4と温度補償用感熱素子5とに各々個別に配線パターン31dtと配線パターン31cpとが接続されている。配線パターン31は、一端側に矩形状の電極端子31aを有し、この電極端子31aから細幅のパターンが赤外線検知用感熱素子4(温度補償用感熱素子5)を囲むように周囲にミアンダ状に形成され、さらに、細幅のパターンが矩形状の実装用端子32に向かってミアンダ状に延出して形成されている。
(Modification 3) As shown in FIG. 10, a wiring pattern 31dt and a wiring pattern 31cp are individually connected to the infrared detecting
このような構成によれば、配線パターン31の熱伝導経路が長くなるので、熱が逃げにくくなり、赤外線検知用感熱素子4及び温度補償用感熱素子5の温度が保持され、出力を大きくすることができるとともに感度の向上を図ることが可能となる。
According to such a configuration, since the heat conduction path of the
なお、上述においては、基板3を本体2側における収容空間部23の内壁に熱溶着して取り付けて配設する場合について説明したが、基板3を本体2に押し当て加工によって配設するようにしてもよい。例えば、本体2を基板3に圧接するように押し当て、基板3側を塑性変形させて接合し、配設することができる。また、接着や粘着によって配設するようにしてもよい。この場合、収容空間部23の内壁に接着層や粘着層、例えば、接着シートや粘着シートを設けて、これらシートを介在させて基板3を貼り付けて配設することが望ましい。さらに、ろう接によって配設するようにしてもよい。
In the above description, the case where the
また、基板3は、フレキシブル配線基板を用いる場合について説明したが、リジット配線基板を用いるようにしてもよい。特定の形式の配線基板に限定されるものではない。
Moreover, although the board |
さらに、回路基板10としての実装基板は、表面に絶縁層を有するアルミニウムや銅等の金属基板を使用してもよい。この場合、実装基板は熱伝導性が高いので、赤外線検知用感熱素子4及び温度補償用感熱素子5は、周囲の温度変化に対して一層追従性が良好となり、熱的外乱に対する影響を抑制することができる。
Furthermore, the mounting substrate as the
加えて、実装基板において、赤外線温度センサ1を実装する範囲に対応して、少なくともその範囲の一部の表面を反射率の高い赤外線反射面、例えば、鏡面部として形成したものを用いてもよい。この場合、蓋部材8を省略することが可能となり、鏡面部によって蓋部材8の反射面と同様な機能を果たすことができ、感度の向上を図ることが可能となる。
In addition, in the mounting substrate, in correspondence with the range where the infrared temperature sensor 1 is mounted, at least a part of the surface of the range may be formed as an infrared reflecting surface having a high reflectance, for example, a mirror surface portion. . In this case, the
次に、本発明の第2の実施形態に係る赤外線温度センサについて図11乃至図16を参照して説明する。図11は赤外線温度センサを分解して示す斜視図、図12は赤外線温度センサを分解して背面側から見て示す斜視図、図13は赤外線温度センサを示す平面図である。図14は赤外線温度センサを示し、図6に相当する断面図であり、図15は図14中、X―X線に沿う本体の断面図である。また、図16は、接着シートを示す平面図である。なお、第1の実施形態と同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。 Next, an infrared temperature sensor according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 11 is an exploded perspective view of the infrared temperature sensor, FIG. 12 is an exploded perspective view of the infrared temperature sensor as viewed from the back side, and FIG. 13 is a plan view of the infrared temperature sensor. FIG. 14 shows an infrared temperature sensor, which is a cross-sectional view corresponding to FIG. 6, and FIG. 15 is a cross-sectional view of the main body taken along line XX in FIG. FIG. 16 is a plan view showing the adhesive sheet. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part which is the same as that of 1st Embodiment, or an equivalent part, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
本実施形態においては、第1の実施形態と同様に、本体2は、熱伝導性を有する金属材料によって略直方体形状に形成されている。そして、本体2全体が熱処理によって酸化されて黒体化され、導光部21及び遮蔽部22とを有しているが、収容空間部は形成されていない。したがって、本体2の他面側(背面側)は、導光部21及び遮蔽部22が開口した平面状の平面状部となっている。
In the present embodiment, as in the first embodiment, the
また、基板3は、厚さ寸法が0.05mm〜0.2mmの矩形状に形成された平板状のリジット配線基板である。基板3は、本体2の他面側(背面側)の外形と略同一の外形を有し、本体2の背面側の平面状部に沿って配設される。具体的には、第1の実施形態と同様に、基板3は、本体2の背面側に熱溶着、ろう接、接着や粘着等の手段によって取り付けられる。
The
図12に示すように、本実施形態における基板3の本体2の背面側への配設は、接着シート34を本体2の背面側へ貼り付け、この接着シート34に基板3を貼り付けて行われる。つまり、基板3は、本体2の背面側と基板3との間に接着シート34を介在させて取り付けられる。接着シート34は具体的には、図16に示すように本体2の背面側の外形と略同一の外形を有し、中央部が導光部21及び遮蔽部22の背面側の開口に対応して切り欠かれている。なお、接着シートに替えて粘着シートを用いてもよい。
As shown in FIG. 12, in the present embodiment, the
基板3には、絶縁性基材の一表面上に赤外線検知用感熱素子4及び温度補償用感熱素子5が配設されている。同様に一表面上には、導体の配線パターン31及びこの配線パターン31に電気的に接続されるとともに端部側に位置する実装用端子32が形成されている。
The
図11乃至図14に代表して示すように、本体2には収容空間部が形成されていない。このため、本体2の背面側は平面状となっていて、この平面状部に導光部21及び遮蔽部22が開口して現れるようになる(図12参照)。したがって、平板状の基板3が前記本体2の背面側の平面状部に配設されるようになる。
As representatively shown in FIGS. 11 to 14, the
基板3は、平板状のリジット配線基板であり、例えば、ガラスエポキシ樹脂、ポリフェニレンエーテル(PPE樹脂)及びシリコーン樹脂材料等からなる絶縁性基材と、この絶縁性基材の表面に形成された導体の配線パターン31とを備えている。また、配線パターン31の上には、絶縁層であるレジスト層33が積層されている。さらに、配線パターン31の両端部には、レジスト層33が積層されておらず、つまり、レジスト層33に被覆されていない露出した電極端子31a及び実装用端子32が形成されている。なお、電極端子31aは、赤外線検知用感熱素子4又は温度補償用感熱素子5の端子電極が接続される一部分のみが、レジスト層33に被覆されていない露出した部分となっている。
The
配線パターン31は、一端側に略長方形状の電極端子31aを有し、この電極端子31aから細幅のパターンが直線状に延出し、他端側の終端部に矩形状の実装用端子32が形成されて構成されている。これと同じパターンの配線パターン31が電極端子31aの相互が対向するように一対配設されて、赤外線検知用感熱素子4又は温度補償用感熱素子5が配置され接続されている。
The
したがって、赤外線検知用感熱素子4及び温度補償用感熱素子5を接続するため、2対の配線パターン31が略平行に並べられて配設されている。この赤外線検知用感熱素子4が接続される配線パターン31dtと温度補償用感熱素子5が接続される配線パターン31cpとは、同一パターンの形態であり、互に接続されることなく、赤外線検知用感熱素子4と温度補償用感熱素子5とを各々個別に接続している。
Therefore, in order to connect the infrared detecting
なお、この配線パターン31は、説明上、図11においては絶縁性基材を透して、図12においてはレジスト層33を透して視認できる状態を鮮明化して示している。
For the sake of explanation, the
図14に示すように赤外線温度センサ1は、回路基板10としての実装基板に実装される。この実装基板は、金属基板であり、例えば、アルミニウム材料からなる金属製の基材13に、ガラスエポキシ樹脂、ガラスコンポジット材料等からなる絶縁性基材14が積層されて形成されている。そして、絶縁性基材14における基板3と対向する部分には孔が形成され、この孔によって金属製の基材13との間にキャビティ15が形成されている。さらに、基板3と対向する金属製の基材13の表面は、反射面16として形成されている。この反射面16は、前述と同様に、反射率が高く、80%以上、好ましくは85%以上の反射率となっている。このように実装基板には、例えば、図示していないがキャビティ構造の銅インレイ基板が用いられている。なお、キャビティ15に前述の蓋部材8を配置することを妨げるものではない。
As shown in FIG. 14, the infrared temperature sensor 1 is mounted on a mounting board as the
さらに、前述の第1の実施形態における(変形例2)で説明したように、遮蔽部2における空間部22bは、背面側の開口が基板3によって閉塞され、密閉的な空間部となっているが、空間部22bと外部との通気性を許容する通気部9を設けるのが望ましい。具体的には、導光部21と遮蔽部22との境界の部分の区画壁24における中央壁24aと基板3との間に通気部9として隙間が形成されている。この隙間は、1μm以上あれば十分に空気を流通させることができる。
Furthermore, as described in (Modification 2) in the first embodiment described above, the
また、図17に示すように赤外線温度センサ1をシールドを施した基板3に実装するようにしてもよい。本例の赤外線温度センサ1においては、基板3上の前面側に赤外線検知用感熱素子4及び温度補償用感熱素子5が配置されているものであり、赤外線検知用感熱素子4が導光部21に対応する位置に配設され、温度補償用感熱素子5が遮蔽部22に対応する位置に配設されている。
Alternatively, as shown in FIG. 17, the infrared temperature sensor 1 may be mounted on a shielded
基板3は、平板状のリジット配線基板であり、絶縁性基材と、この絶縁性基材の表面に形成された導体の配線パターン31及びこの配線パターン31に電気的に接続されるとともに端部側に位置する実装用端子32とを備えている。さらに、配線パターン31の上には、絶縁層であるレジストインク等のレジスト層33が積層されている。なお、実装用端子32は、レジスト層33に被覆されていない露出した部分となっている。
The
基板3の背面側には、シールドリング17が設けられており、基板3を含んでシールドリング17の外周にめっきが施され、めっき部18が形成されている。このめっき部18により赤外線検知用感熱素子4及び温度補償用感熱素子5はシールドされた状態となる。
A
さらに、めっき部18は、実装用端子32と接続されていて、シールドリング17の背面側に導出されており、実装用端子32を図示しない回路基板の接続端子に電気的に接続できるように構成されている。このシールドリング17と導電性の本体2とを電気的に接続することでシールド性をさらに向上させることができる。
このような構成によれば、ノイズの影響を抑制でき、ノイズに強い機能を果たすことが可能な赤外線温度センサ1を提供することができる。Further, the plating
According to such a configuration, it is possible to provide the infrared temperature sensor 1 that can suppress the influence of noise and can perform a function strong against noise.
以上のように本実施形態によれば、第1の実施形態と同様な動作を実現することができ、検知対象物の測定部を効果的に特定できるとともに小型化が可能な表面実装型の赤外線温度センサ1、この赤外線温度センサ1が実装された回路基板10を提供することができる。また、本体2の構成が簡素化され、赤外線温度センサ1を回路基板10に実装した場合、赤外線センサ1の突出高さ寸法を低くできる効果を奏する。
As described above, according to this embodiment, the same operation as that of the first embodiment can be realized, and a surface-mount type infrared ray capable of effectively specifying the measurement part of the detection target and being miniaturized. The temperature sensor 1 and the
なお、上述において、基板3は、リジット配線基板を用いる場合について説明したが、フレキシブル配線基板を用いるようにしてもよい。特定の形式の配線基板に限定されるものではない。
In the above description, a case where a rigid wiring board is used as the
以上説明してきた各実施形態における赤外線温度センサ1は、複写機の定着装置、バッテリーユニット、コンデンサ、IHクッキングヒータ、冷蔵庫の庫内物品等の温度検知のため各種装置に備えられ適用することができる。格別適用される装置が限定されるものではない。 The infrared temperature sensor 1 in each of the embodiments described above can be provided and applied to various apparatuses for detecting the temperature of a fixing device of a copying machine, a battery unit, a capacitor, an IH cooking heater, an article in a refrigerator. The specially applied device is not limited.
なお、本発明は、上記各実施形態の構成に限定されることなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。また、上記各実施形態は、一例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。 The present invention is not limited to the configuration of each of the embodiments described above, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention. Moreover, each said embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of invention.
例えば、赤外線検知用感熱素子及び温度補償用感熱素子としては、セラミックス半導体で形成されたチップサーミスタが好適に用いられるが、これに限らず、熱電対や測温抵抗体等を用いることができる。
また、配線パターンのパターン形態は、格別限定されるものではなく、直線状やミアンダ状等、設計に応じて適宜採用することができる。For example, a chip thermistor formed of a ceramic semiconductor is preferably used as the infrared detection thermal element and the temperature compensation thermal element, but not limited thereto, a thermocouple, a resistance temperature detector, or the like can be used.
Further, the pattern form of the wiring pattern is not particularly limited, and can be appropriately adopted according to the design, such as a straight line shape or a meander shape.
1・・・赤外線温度センサ
2・・・本体
3・・・基板
4・・・赤外線検知用感熱素子
5・・・温度補償用感熱素子
8・・・蓋部材
9・・・通気部
10・・・回路基板
11・・・接続端子
12・・・赤外線反射部
15・・・キャビティ
21・・・導光部
21a・・・開口部
22・・・遮蔽部
22a・・・遮蔽壁
22b・・・空間部
23・・・収容空間部
24・・・区画壁
31・・・配線パターン
32・・・実装用端子
33・・・絶縁層(カバー層、レジスト層)
34・・・接着シートDESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
34 ... Adhesive sheet
Claims (17)
一面側に開口部を有し、赤外線を導くように形成された導光部と、一面側に遮蔽壁を有し、赤外線を遮蔽するように形成された遮蔽部とを備えた熱伝導性を有する本体と、
前記本体の他面側に形成された凹状の収容空間部と、
前記収容空間部を構成する壁面に沿って配設された基板と、
前記基板上に配置され、前記導光部に対応する位置に配設された赤外線検知用感熱素子と、
前記基板上に、前記赤外線検知用感熱素子と離間して配置され、前記遮蔽部に対応する位置に配設された温度補償用感熱素子と、
前記基板上にパターニングされて形成され、前記赤外線検知用感熱素子及び前記温度補償用感熱素子に接続された配線パターンと、
前記配線パターンに電気的に接続されるとともに、前記基板上の端部側に前記配線パターンと連続して一体的にパターニングされて形成され、かつ前記収容空間部の外側に配設される実装用端子と、
を具備することを特徴とする赤外線温度センサ。 A surface mount infrared temperature sensor,
Thermal conductivity provided with a light guide part that has an opening on one side and is configured to guide infrared rays, and a shielding part that has a shielding wall on one side and is configured to shield infrared rays. A body having;
A concave accommodation space formed on the other surface of the main body;
A substrate disposed along a wall surface constituting the housing space;
A thermal sensing element for infrared detection disposed on the substrate and disposed at a position corresponding to the light guide;
A temperature-compensating thermosensitive element disposed on the substrate and spaced apart from the infrared detecting thermosensitive element and disposed at a position corresponding to the shielding portion;
A wiring pattern formed by patterning on the substrate and connected to the infrared detecting thermal element and the temperature compensating thermal element;
For mounting that is electrically connected to the wiring pattern, is formed by being continuously patterned integrally with the wiring pattern on the end side of the substrate , and is disposed outside the housing space . A terminal,
An infrared temperature sensor comprising:
この実装基板に実装された請求項1乃至請求項14に記載のいずれか一の赤外線温度センサと、
を具備することを特徴とする回路基板。 A mounting substrate having a connection terminal to which the mounting terminal is connected;
The infrared temperature sensor according to any one of claims 1 to 14 , which is mounted on the mounting board,
A circuit board comprising:
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