JP6319872B2

JP6319872B2 - Pyroelectric infrared sensor

Info

Publication number: JP6319872B2
Application number: JP2013196925A
Authority: JP
Inventors: 堀江　聡; 聡堀江; 石田　謙司; 謙司石田; 明子隅田
Original assignee: 株式会社センサーズ・アンド・ワークス
Priority date: 2013-09-24
Filing date: 2013-09-24
Publication date: 2018-05-09
Anticipated expiration: 2033-09-24
Also published as: JP2015064219A

Description

本発明は、焦電型赤外線センサに関する。 The present invention relates to a pyroelectric infrared sensor.

人体等の物体から放出される赤外線を検知するセンサとして、従来から焦電型赤外線センサが知られている。このセンサは、焦電体の両面に電極を備えたキャパシタ構造を受光部素子構成とする（以下焦電素子という）。焦電体は、電気的分極成分を持つ材料が用いられ、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（PZT）、タンタル酸リチウム（LT）単結晶などのセラミック系材料の他、ポリフッ化ビニリデン（PVDF）およびその化合物、ポリ尿素などの有機化合物材料が知られている。中でも有機化合物材料の場合、柔軟性を有することからセンサに形状的特徴を与えることができる。特許文献１には、図１３に示すように、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等の可撓性を有する半円筒フィルム状の焦電体５１が、半円筒状の基台５２の外面側に配置され、平板状のプリント基板５３に搭載された焦電素子５０が開示されている。焦電体５１の両面には表電極５１ａおよび裏電極５１ｂが形成されている。表電極５１ａおよび裏電極５１ｂは、導電性接着剤５４，５５によりプリント基板５３の回路に接続されている。 A pyroelectric infrared sensor is conventionally known as a sensor for detecting infrared rays emitted from an object such as a human body. In this sensor, a capacitor structure having electrodes on both sides of a pyroelectric material is used as a light receiving element configuration (hereinafter referred to as a pyroelectric device). The pyroelectric material is made of a material having an electric polarization component. For example, in addition to ceramic materials such as lead zirconate titanate (PZT) and lithium tantalate (LT) single crystals, polyvinylidene fluoride (PVDF) and Such compounds and organic compound materials such as polyurea are known. In particular, in the case of an organic compound material, since it has flexibility, it can give shape characteristics to the sensor. In Patent Document 1, as shown in FIG. 13, a flexible semi-cylindrical film pyroelectric body 51 such as polyvinylidene fluoride (PVDF) is disposed on the outer surface side of a semi-cylindrical base 52. A pyroelectric element 50 mounted on a flat printed board 53 is disclosed. A front electrode 51 a and a back electrode 51 b are formed on both surfaces of the pyroelectric body 51. The front electrode 51a and the back electrode 51b are connected to the circuit of the printed circuit board 53 by conductive adhesives 54 and 55.

上記従来の焦電素子５０は、焦電体５１自体は可撓性を有する一方で、焦電体５１を支持する基台５２に反りやねじれが生じ易いため、導電性接着剤５４，５５を介してプリント基板５３に固定された部分に応力が集中するおそれがあり、更には振動や熱の外乱の影響を受け易くなっていた。また、基台５２は曲げ変形させることができないため、検出目的等に応じて焦電体５１の所望の曲率を得ることが困難であった。 In the conventional pyroelectric element 50, the pyroelectric body 51 itself is flexible, but the base 52 that supports the pyroelectric body 51 is likely to be warped or twisted. Therefore, stress may concentrate on the portion fixed to the printed circuit board 53, and it is easy to be affected by vibration and thermal disturbance. Further, since the base 52 cannot be bent and deformed, it is difficult to obtain a desired curvature of the pyroelectric body 51 according to the detection purpose and the like.

また、特許文献２には、焦電素子と基板との間に鉛筆硬度が５Ｂ〜６Ｂ程度の柔らかい導電性接着剤を介在させて、焦電素子の電極と基板の導体パターンとを電気的に接続する構成が開示されている。ところが、この構成によれば、焦電素子の長手方向の撓みによる基板との接触を避けるため、あるいは素子と基板間の熱の蓄積による感度低下を避けるために導電性接着剤の高さを高くすると、電気抵抗が高くなって焦電感度が低下するおそれがあった。更にはその際、焦電素子は、更に幅方向にも傾斜するおそれがあるため、検出精度の維持が困難であった。 In Patent Document 2, a soft conductive adhesive having a pencil hardness of about 5B to 6B is interposed between the pyroelectric element and the substrate to electrically connect the electrode of the pyroelectric element and the conductor pattern of the substrate. A configuration for connection is disclosed. However, according to this configuration, the height of the conductive adhesive is increased in order to avoid contact with the substrate due to the bending of the pyroelectric element in the longitudinal direction or to avoid a decrease in sensitivity due to heat accumulation between the element and the substrate. As a result, the electrical resistance increases and the pyroelectric sensitivity may decrease. Further, at that time, since the pyroelectric element may be further inclined in the width direction, it is difficult to maintain detection accuracy.

特開平８−２７１４１６号公報JP-A-8-271416 特開平１０−３８６７９号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-38679

そこで、本発明は、振動や熱などの外乱に強く、検出感度を長期間良好に維持することができる焦電型赤外線センサの提供を目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a pyroelectric infrared sensor that is resistant to disturbances such as vibration and heat and can maintain good detection sensitivity for a long period of time.

本発明の前記目的は、可撓性を有する基板と、前記基板に搭載されたフィルム状の焦電素子とを備え、前記焦電素子を前記基板と共に湾曲させることが可能な焦電型赤外線センサであって、前記焦電素子は、矩形状に形成され、長手方向両側にそれぞれ設けられた支持体により、前記基板と間隔をあけて支持されており、前記支持体は、少なくとも一部が前記焦電素子の幅方向の略全体にわたって設けられており、前記基板の電気回路と前記焦電素子とを導通する突起電極を有し、前記焦電素子は、受光部を複数備えており、前記受光部の配置が幅方向に延びる湾曲部を挟んで線対称となるように、前記基板および前記焦電素子が一体的に湾曲されている焦電型赤外線センサにより達成される。
The object of the present invention is to provide a pyroelectric infrared sensor comprising a flexible substrate and a film-shaped pyroelectric element mounted on the substrate, and capable of bending the pyroelectric element together with the substrate. The pyroelectric element is formed in a rectangular shape and is supported at a distance from the substrate by supports provided on both sides in the longitudinal direction, at least a part of the support being the provided over substantially the entire width direction of the pyroelectric element, have a protruding electrode for conduction between the electrical circuit of the board pyroelectric element, the pyroelectric element is provided with a plurality of light receiving portions, wherein This is achieved by a pyroelectric infrared sensor in which the substrate and the pyroelectric element are integrally bent so that the arrangement of the light receiving portions is line-symmetric with respect to the curved portion extending in the width direction .

この焦電型赤外線センサにおいて、前記支持体は、電気絶縁性を有する弾性樹脂からなる緩衝部を備えていることが好ましく、前記緩衝部は、前記突起電極の少なくとも一部を被覆するように、前記焦電素子の幅方向の略全体にわたって設けられていることが好ましい。前記緩衝部は、少なくとも前記受光部と前記突起電極との間に配置されていることが好ましい。より詳細には、前記基板は、前記受光部と対向する位置に開口部が形成されていることが好ましく、前記緩衝部は、前記開口部の縁部と前記突起電極との間に液状の前記弾性樹脂を供給して形成されることが好ましい。前記弾性樹脂は、アクリル変性シリコーン樹脂、ウレタン樹脂などで構成されることが好ましい。 In this pyroelectric infrared sensor, the support preferably includes a buffer portion made of an elastic resin having electrical insulation, and the buffer portion covers at least a part of the protruding electrode. Preferably, the pyroelectric element is provided over substantially the entire width direction. It is preferable that the buffer portion is disposed at least between the light receiving portion and the protruding electrode. More specifically, the substrate preferably has an opening formed at a position facing the light receiving unit, and the buffer unit is liquid between the edge of the opening and the protruding electrode. It is preferably formed by supplying an elastic resin. The elastic resin is preferably composed of an acrylic-modified silicone resin, a urethane resin, or the like.

また、前記支持体は、前記突起電極が前記焦電素子の幅方向の略全体に延びるように形成されることも好ましい。 Moreover, it is also preferable that the support is formed such that the protruding electrode extends substantially in the entire width direction of the pyroelectric element.

前記焦電素子の直下に高さ０．１ｍｍ以上の空間を有することが好ましい。 It is preferable that a space having a height of 0.1 mm or more is provided directly below the pyroelectric element.

前記湾曲部は、２つの前記受光部を接続する中間配線の中央部に設けられていることが好ましい。It is preferable that the curved portion is provided at a central portion of the intermediate wiring that connects the two light receiving portions.

前記焦電素子は、前記基板上に設けられたキャップの内部に収容されていることが好ましい。 It is preferable that the pyroelectric element is accommodated in a cap provided on the substrate.

本発明によれば、振動や熱などの外乱に強く、検出感度を長期間良好に維持することができる焦電型赤外線センサを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a pyroelectric infrared sensor that is resistant to disturbances such as vibration and heat and can maintain good detection sensitivity for a long period of time.

本発明の一実施形態に係る焦電型赤外線センサの平面図である。It is a top view of the pyroelectric infrared sensor which concerns on one Embodiment of this invention. 図１のＡ−Ａ断面図である。It is AA sectional drawing of FIG. 本発明の他の実施形態に係る焦電型赤外線センサの平面図である。It is a top view of the pyroelectric infrared sensor which concerns on other embodiment of this invention. 本発明の更に他の実施形態に係る焦電型赤外線センサの平面図である。It is a top view of the pyroelectric infrared sensor which concerns on other embodiment of this invention. 本発明の更に他の実施形態に係る焦電型赤外線センサの側面図である。It is a side view of the pyroelectric infrared sensor which concerns on other embodiment of this invention. 図１に示す焦電型赤外線センサの湾曲部を示す平面図および側面図である。It is the top view and side view which show the curved part of the pyroelectric infrared sensor shown in FIG. 本発明の更に他の実施形態に係る焦電型赤外線センサの湾曲部を示す平面図である。It is a top view which shows the curved part of the pyroelectric infrared sensor which concerns on other embodiment of this invention. 本発明の更に他の実施形態に係る焦電型赤外線センサの平面図である。It is a top view of the pyroelectric infrared sensor which concerns on other embodiment of this invention. 本発明の更に他の実施形態に係る焦電型赤外線センサの要部側面図である。It is a principal part side view of the pyroelectric infrared sensor which concerns on other embodiment of this invention. 本発明の更に他の実施形態に係る焦電型赤外線センサの要部平面図および要部断面図である。It is the principal part top view and principal part sectional drawing of the pyroelectric infrared sensor which concerns on further another embodiment of this invention. 本発明の更に他の実施形態に係る焦電型赤外線センサの要部側面図である。It is a principal part side view of the pyroelectric infrared sensor which concerns on other embodiment of this invention. 本発明の更に他の実施形態に係る焦電型赤外線センサの側面図である。It is a side view of the pyroelectric infrared sensor which concerns on other embodiment of this invention. 従来の焦電型赤外線センサの側面図である。It is a side view of the conventional pyroelectric infrared sensor.

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る焦電型赤外線センサの平面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。図１および図２に示すように、焦電型赤外線センサ１は、基板１０と、基板１０に搭載されたフィルム状の焦電素子２０とを備えている。基板１０は、ポリイミド樹脂などからなる可撓性のＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）基板であり、表裏面に開口部１２１，１２２を有する貫通孔１２が中央に形成され、貫通孔１２を挟んで両側に電極部１４ａ，１４ｂが設けられている。電極部１４ａ，１４ｂは、配線パターン１５ａ，１５ｂを介して、基板１０に設けられた信号処理回路などの電気回路（図示せず）に電気的に接続されている。電気回路は、焦電素子２０から生じた焦電電流または電荷を電圧に変換するように構成されている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a plan view of a pyroelectric infrared sensor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. As shown in FIGS. 1 and 2, the pyroelectric infrared sensor 1 includes a substrate 10 and a film-like pyroelectric element 20 mounted on the substrate 10. The substrate 10 is a flexible FPC (Flexible Printed Circuits) substrate made of polyimide resin or the like, and a through hole 12 having openings 121 and 122 on the front and back surfaces is formed in the center, and on both sides of the through hole 12. Electrode portions 14a and 14b are provided. The electrode portions 14a and 14b are electrically connected to an electric circuit (not shown) such as a signal processing circuit provided on the substrate 10 via the wiring patterns 15a and 15b. The electrical circuit is configured to convert a pyroelectric current or charge generated from the pyroelectric element 20 into a voltage.

焦電素子２０は、矩形状に形成され可撓性を有する焦電体膜２１の表面側に受光電極２２を備え、焦電体膜２１の裏面側に対向電極２３を備えている。焦電体膜２１の材料としては、例えば、フッ化ビニリデンを基本構成とする各種ポリマー、オリゴマー、ポリ尿素、奇数ナイロン、ポリ乳酸などの有機焦電材料や、これらの有機焦電材料とチタン酸ジルコン酸鉛（PZT）のような無機セラミック系焦電体とのハイブリッド材などを挙げることができる。受光電極２２および対向電極２３は、いずれも複数に分割されており、それぞれが焦電体膜２１を挟んで互いに対向するように配置されている。焦電体膜２１は、対向する受光電極２２と対向電極２３との間で分極処理が施されており、これによって複数の受光部２４ａ，２４ｂが形成されている。これらの受光部２４ａ，２４ｂは、基板１０に形成された貫通孔１２の開口部と対向するように配置されている。本実施形態の焦電型赤外線センサ１は、２つの受光部２４ａ，２４ｂを備えるデュアルタイプであり、各受光部２４ａ，２４ｂは、分極方向が互いに相違するように、中間配線２５を介して直列に接続されている。但し、各受光部２４ａ，２４ｂは、互いに逆極性となるように並列に接続することも可能である。焦電素子２０の裏面側には、基板１０との接続用電極である電極パッド２６ａ，２６ｂが、平面視において受光部２４ａ，２４ｂの両側に設けられている。焦電素子２０は、本実施形態では自立膜タイプとしているが、図９に示すように、焦電体膜２１の表裏面に受光電極２２および対向電極２３を備えるキャパシタ構造が、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ポリイミド等からなるフィルム基材２９の面上に設けられた薄膜タイプであってもよい。 The pyroelectric element 20 includes a light receiving electrode 22 on the front surface side of a flexible pyroelectric film 21 formed in a rectangular shape, and a counter electrode 23 on the back surface side of the pyroelectric film 21. Examples of the material of the pyroelectric film 21 include organic pyroelectric materials such as various polymers, oligomers, polyurea, odd-number nylon, and polylactic acid based on vinylidene fluoride, and these organic pyroelectric materials and titanic acid. Examples include a hybrid material with an inorganic ceramic pyroelectric material such as lead zirconate (PZT). The light receiving electrode 22 and the counter electrode 23 are both divided into a plurality of parts, and are arranged so as to face each other with the pyroelectric film 21 interposed therebetween. The pyroelectric film 21 is subjected to a polarization treatment between the light receiving electrode 22 and the counter electrode 23 facing each other, thereby forming a plurality of light receiving portions 24a and 24b. These light receiving portions 24 a and 24 b are arranged so as to face the openings of the through holes 12 formed in the substrate 10. The pyroelectric infrared sensor 1 of the present embodiment is a dual type including two light receiving portions 24a and 24b, and the light receiving portions 24a and 24b are connected in series via an intermediate wiring 25 so that their polarization directions are different from each other. It is connected to the. However, the light receiving portions 24a and 24b can be connected in parallel so as to have opposite polarities. On the back side of the pyroelectric element 20, electrode pads 26a and 26b, which are electrodes for connection with the substrate 10, are provided on both sides of the light receiving portions 24a and 24b in plan view. Although the pyroelectric element 20 is a self-supporting film type in this embodiment, as shown in FIG. 9, the capacitor structure including the light receiving electrode 22 and the counter electrode 23 on the front and back surfaces of the pyroelectric film 21 has PET, PEN, It may be a thin film type provided on the surface of the film substrate 29 made of polyimide or the like.

基板１０の電極部１４ａ，１４ｂと、焦電素子２０の電極パッド２６ａ，２６ｂは、突起電極３１ａ，３１ｂおよび導電性接着剤３２ａ，３２ｂを介して基板１０の電極部１４ａ，１４ｂに接続されており、突起電極３１ａ，３１ｂおよび導電性接着剤３２ａ，３２ｂにより導通部３３ａ，３３ｂが形成されている。突起電極は、めっきバンプやスタッドバンプ、金属部品など極めて導電性の高いものから選択される。導電部３３ａ，３３ｂは、例えば、基板１０の電極部１４ａ，１４ｂに突起電極３１ａ，３１ｂを形成した後、突起電極３１ａ，３１ｂに導電性接着剤３２ａ，３２ｂを塗布し、この上から焦電素子２０の電極パッド２６ａ，２６ｂを押圧して形成することができる。導電性接着剤３２ａ，３２ｂは、基板１０の電極部１４ａ，１４ｂまたは焦電素子２０の電極パッド２６ａ，２６ｂと、突起電極３１ａ，３１ｂとの間に介在させてもよい。この場合は、検出感度を良好にするため、導電性接着剤３２ａ，３２ｂの厚みをなるべく小さく（例えば、３０μｍ以下）することが好ましい。導電性接着剤３２ａ，３２ｂの代わりに、異方性導電フィルム（ＡＣＦ）や、異方性導電ペースト（ＡＣＰ）などを使用することも可能である。 The electrode portions 14a and 14b of the substrate 10 and the electrode pads 26a and 26b of the pyroelectric element 20 are connected to the electrode portions 14a and 14b of the substrate 10 via the protruding electrodes 31a and 31b and the conductive adhesives 32a and 32b. In addition, conductive portions 33a and 33b are formed by the protruding electrodes 31a and 31b and the conductive adhesives 32a and 32b. The protruding electrode is selected from a highly conductive material such as a plating bump, a stud bump, or a metal part. For example, the conductive portions 33a and 33b are formed by forming the protruding electrodes 31a and 31b on the electrode portions 14a and 14b of the substrate 10 and then applying the conductive adhesives 32a and 32b to the protruding electrodes 31a and 31b. The electrode pads 26a and 26b of the element 20 can be formed by pressing. The conductive adhesives 32a and 32b may be interposed between the electrode portions 14a and 14b of the substrate 10 or the electrode pads 26a and 26b of the pyroelectric element 20 and the protruding electrodes 31a and 31b. In this case, in order to improve detection sensitivity, it is preferable to reduce the thickness of the conductive adhesives 32a and 32b as much as possible (for example, 30 μm or less). Instead of the conductive adhesives 32a and 32b, it is also possible to use an anisotropic conductive film (ACF), an anisotropic conductive paste (ACP), or the like.

導通部３３ａ，３３ｂは、電気絶縁性が高い弾性樹脂からなる緩衝部３４ａ，３４ｂによりそれぞれ側面の一部が被覆されている。緩衝部３４ａ，３４ｂは、例えば、ウレタン系樹脂やシリコーン系樹脂のように、硬化後も良好な弾性を示す樹脂を使用することができ、特にアクリル変性シリコーン樹脂のような変性シリコーンポリマーを主成分とするものを好適に使用することができる。緩衝部３４ａ，３４ｂのＪＩＳＫ６２５３の硬さ試験によるデュロメータ硬度（Ａ硬度）は、好ましい一例を挙げると、樹脂の硬化後において３０〜５０程度である。緩衝部３４ａ，３４ｂは、焦電素子２０の長手方向両側において、長手方向と直交する焦電素子２０の幅方向の略全体にわたって形成されることが好ましい。 The conductive portions 33a and 33b are partially covered by buffer portions 34a and 34b made of an elastic resin having high electrical insulation. For the buffer portions 34a and 34b, for example, a resin that exhibits good elasticity after curing, such as a urethane resin or a silicone resin, can be used, and in particular, a modified silicone polymer such as an acrylic-modified silicone resin is a main component. Can be suitably used. The durometer hardness (A hardness) according to the hardness test of JISK6253 of the buffer portions 34a and 34b is about 30 to 50 after the resin is cured. It is preferable that the buffer portions 34 a and 34 b are formed over substantially the entire width direction of the pyroelectric element 20 perpendicular to the longitudinal direction on both sides in the longitudinal direction of the pyroelectric element 20.

このような緩衝部３４ａ，３４ｂにより、導電性接着剤３２ａ，３２ｂを介して突起電極３１ａ，３１ｂの少なくとも一部を被覆することにより（あるいは、導電性接着剤３２ａ，３２ｂを介さずに突起電極３１ａ，３１ｂを直接被覆することにより）、基板１０および焦電素子２０を一体的に湾曲させたときに、導通部３３ａ，３３ｂに作用する曲げ応力の一部を緩衝部３４ａ，３４ｂで負担することができ、導通部３３ａ，３３ｂの剥離やクラック等による導通不良を抑制することができる。したがって、広視野角を有する焦電型赤外線センサ１の耐久性を確保することができ、検出感度を良好に維持することができる。特に、大面積パターンの場合や、後述するアレイタイプの場合には、導通部３３ａ，３３ｂの耐久性の問題が生じ易いため、本発明の構成が有効である。 By covering at least a part of the protruding electrodes 31a, 31b with the buffer portions 34a, 34b via the conductive adhesives 32a, 32b (or protruding electrodes without passing through the conductive adhesives 32a, 32b). When the substrate 10 and the pyroelectric element 20 are bent integrally, the buffer portions 34a and 34b bear a part of the bending stress acting on the conducting portions 33a and 33b. It is possible to suppress conduction failure due to peeling or cracking of the conductive portions 33a and 33b. Therefore, the durability of the pyroelectric infrared sensor 1 having a wide viewing angle can be ensured, and the detection sensitivity can be maintained well. In particular, in the case of a large area pattern or an array type described later, the problem of durability of the conductive portions 33a and 33b is likely to occur, so the configuration of the present invention is effective.

突起電極３１ａ，３１ｂおよび緩衝部３４ａ，３４ｂは、焦電素子２０の長手方向両側にそれぞれ設けられる支持体２ａ，２ｂを構成しており、これら支持体２ａ，２ｂによって、基板１０と焦電素子２０との間隔が保持される。焦電素子２０は、可撓性を有することによって長手方向に下方への撓み変形を生じるため、基板１０と焦電素子２０との間隔が狭いと焦電素子２０から基板１０への熱移動が生じ易くなり、検出感度が低下するおそれがある。したがって、突起電極３１ａ，３１ｂの高さは、組立加工精度から０．１ｍｍ以上を確保することが好ましく、例えば０．５ｍｍに設定することができる。突起電極３１ａ，３１ｂの高さの上限は特に存在しないが、高すぎると製造が困難になり易いことから、例えば、突起電極３１ａ，３１ｂの高さを１ｍｍ以下に設定することが好ましい。焦電素子２０の直下には高さ０．１ｍｍ以上の空間が確保されていることが好ましい。基板１０と焦電素子２０との間隔を十分大きくできる場合には、基板１０の貫通孔１２は必ずしも必要ではない。 The protruding electrodes 31a and 31b and the buffer portions 34a and 34b constitute supports 2a and 2b provided on both sides in the longitudinal direction of the pyroelectric element 20, respectively, and the substrate 2 and the pyroelectric element are supported by these supports 2a and 2b. An interval with 20 is maintained. Since the pyroelectric element 20 is flexible, it causes a downward deformation in the longitudinal direction. Therefore, if the distance between the substrate 10 and the pyroelectric element 20 is narrow, heat transfer from the pyroelectric element 20 to the substrate 10 is prevented. This is likely to occur and the detection sensitivity may be reduced. Therefore, the height of the protruding electrodes 31a and 31b is preferably secured to 0.1 mm or more from the assembly processing accuracy, and can be set to 0.5 mm, for example. There is no particular upper limit on the height of the protruding electrodes 31a and 31b. However, if the height is too high, the manufacturing tends to be difficult. For example, the height of the protruding electrodes 31a and 31b is preferably set to 1 mm or less. It is preferable that a space having a height of 0.1 mm or more is secured immediately below the pyroelectric element 20. If the distance between the substrate 10 and the pyroelectric element 20 can be made sufficiently large, the through hole 12 of the substrate 10 is not necessarily required.

また、支持体２ａ，２ｂは、緩衝部３４ａ，３４ｂが焦電素子２０の幅方向の略全体にわたって設けられているため、基板１０に対して焦電素子２０が幅方向に傾斜するのを防止することができ、検出感度を良好に維持することができる。緩衝部３４ａ，３４ｂの長さは、必ずしも焦電素子２０の幅と完全に一致している必要はなく、焦電素子２０の幅全体を実質的に支持可能であれば焦電素子２０の幅よりも若干短くてもよい。具体的には、緩衝部３４ａ，３４ｂの長さは、焦電素子２０の幅の５０％以上であることが必要であり、焦電素子２０の幅の９０％以上であることが好ましく、焦電素子２０の幅の９５％以上であることがより好ましい。突起電極３１ａ，３１ｂの高さを高くすることで焦電素子２０の幅方向の傾斜が生じ易くなることから、突起電極３１ａ，３１ｂの高さが高いほど、支持体２ａ，２ｂを幅広に形成する上記構成がより効果的なものとなる。 In addition, since the support bodies 2a and 2b are provided with the buffer portions 34a and 34b over substantially the entire width direction of the pyroelectric element 20, the pyroelectric element 20 is prevented from being inclined with respect to the substrate 10 in the width direction. It is possible to maintain good detection sensitivity. The lengths of the buffer portions 34a and 34b do not necessarily have to completely match the width of the pyroelectric element 20. If the entire width of the pyroelectric element 20 can be substantially supported, the width of the pyroelectric element 20 is not necessarily required. It may be slightly shorter. Specifically, the length of the buffer portions 34a and 34b needs to be 50% or more of the width of the pyroelectric element 20, and preferably 90% or more of the width of the pyroelectric element 20. More preferably, it is 95% or more of the width of the electric element 20. Increasing the height of the protruding electrodes 31a and 31b facilitates the inclination of the pyroelectric element 20 in the width direction. Therefore, the higher the height of the protruding electrodes 31a and 31b, the wider the supports 2a and 2b are formed. The above configuration is more effective.

本実施形態においては、緩衝部３４ａ，３４ｂを、基板１０と焦電素子２０との間における導通部３３ａ，３３ｂの外周側の一部を被覆するように設けているが、導通部３３ａ，３３ｂの全体を緩衝部３４ａ，３４ｂで被覆してもよい。特に、受光部２４ａ，２４ｂと導通部３３ａ，３３ｂとの間に緩衝部３４ａ，３４ｂを設けた場合には、２つの受光部２４ａ，２４ｂの間で焦電型赤外線センサ１を湾曲させたときに、湾曲部により近い側を緩衝部３４ａ，３４ｂが支持することができるので、導通部３３ａ，３３ｂに作用する曲げ負荷をより軽減することができる。 In the present embodiment, the buffer portions 34a and 34b are provided so as to cover a part of the outer peripheral side of the conductive portions 33a and 33b between the substrate 10 and the pyroelectric element 20, but the conductive portions 33a and 33b. May be covered with buffer portions 34a and 34b. In particular, when the buffer portions 34a and 34b are provided between the light receiving portions 24a and 24b and the conducting portions 33a and 33b, the pyroelectric infrared sensor 1 is bent between the two light receiving portions 24a and 24b. In addition, since the buffer portions 34a and 34b can support the side closer to the bending portion, the bending load acting on the conduction portions 33a and 33b can be further reduced.

図３は、受光部２４ａ，２４ｂと導通部３３ａ，３３ｂとの間に緩衝部３４ａ，３４ｂを設ける場合の一例を示す平面図である。基板１０には受光部２４ａ，２４ｂに対向する位置に貫通孔１２の開口部１２１が形成されているので、受光部２４ａ，２４ｂと導通部３３ａ，３３ｂとの間に供給された液状樹脂は、表面張力により開口部１２１の縁部１２１ａ，１２１ｂに保持される。したがって、液状樹脂を開口部１２１の縁部に沿って毛細管現象を利用して充填することで、図３にハッチングで示すように緩衝部３４ａ，３４ｂを容易に形成することができると共に、受光部２４ａ，２４ｂと基板１０との間に緩衝部３４ａ，３４ｂが介在するおそれがないので、熱の拡散に伴う検出感度の低下を防止することができる。また、図４に示すように、供給された液状樹脂を基板１０の外縁および開口部１２１の縁部で表面張力により保持して、液状樹脂を開口部１２１の縁部に沿って枠状に設けることも可能であり、緩衝部３４ａ，３４ｂを、互いに接続された状態で容易且つ確実に形成することができる。 FIG. 3 is a plan view showing an example in which buffer portions 34a and 34b are provided between the light receiving portions 24a and 24b and the conducting portions 33a and 33b. Since the opening part 121 of the through-hole 12 is formed in the board | substrate 10 in the position facing light-receiving part 24a, 24b, the liquid resin supplied between light-receiving part 24a, 24b and conduction | electrical_connection part 33a, 33b is It is held by the edges 121a and 121b of the opening 121 by surface tension. Therefore, by filling the liquid resin along the edge of the opening 121 using the capillary action, the buffer portions 34a and 34b can be easily formed as shown by hatching in FIG. Since there is no possibility that the buffer portions 34a and 34b are interposed between the substrates 24a and 24b and the substrate 10, it is possible to prevent a decrease in detection sensitivity due to heat diffusion. Further, as shown in FIG. 4, the supplied liquid resin is held by surface tension at the outer edge of the substrate 10 and the edge of the opening 121, and the liquid resin is provided in a frame shape along the edge of the opening 121. In addition, the buffer portions 34a and 34b can be easily and reliably formed while being connected to each other.

本実施形態においては、導通部３３ａ，３３ｂにより基板１０の電気回路に導通される２つの電極パッド２６ａ，２６ｂが、いずれも焦電素子２０の裏面側に設けられているが、電極パッド２６ａ，２６ｂの表裏面における配置は特に限定されるものではなく、受光部の個数や接続形態等によって適宜定めることができる。例えば、図５に示すように、電極パッド２６ａ，２６ｂがいずれも焦電素子２０の表面側に設けられている場合には、導電性接着剤３２ａ，３２ｂを複数回塗布する等して、電極パッド２６ａ，２６ｂと突起電極３１ａ，３１ｂとの間を導電性接着剤３２ａ，３２ｂにより導通する。また、受光部の数が奇数であるような場合など、電極パッド２６ａ，２６ｂが焦電素子２０の表裏面にそれぞれ設けられた構成においては、表面側に配置された電極パッド２６ａについては、図５と同様に導電性接着剤３２ａを塗布し、裏面側に配置された電極パッド２６ｂについては、図２と同様に導電性接着剤３２ｂを塗布すればよい。いずれの場合も、緩衝部３４ａ，３４ｂの配置について、本実施形態と同様の変形例を適用可能であり、基板１０と焦電素子２０との間に介在される突起電極３１ａ，３１ｂが、緩衝部３４ａ，３４ｂと共に支持体２ａ，２ｂを構成する。図５に示すように、電極パッド２６ａ，２６ｂがいずれも焦電素子２０の表面側に設けられた構成においては、図１１に示すように、基板１０と焦電素子２０とを中間体１８を介して導通可能に構成してもよく、これによって導電性接着剤３２ａ，３２ｂの厚みを小さくして（例えば、３０μｍ以下）、良伝導性を確保することができ、感度の維持を容易にすることができる。図１１において、図５と同様の構成部分には同一の符号を付している。 In the present embodiment, the two electrode pads 26a and 26b that are conducted to the electric circuit of the substrate 10 by the conducting portions 33a and 33b are both provided on the back side of the pyroelectric element 20, but the electrode pads 26a, The arrangement of the front and rear surfaces of 26b is not particularly limited, and can be determined as appropriate depending on the number of light receiving portions, connection form, and the like. For example, as shown in FIG. 5, when both of the electrode pads 26a and 26b are provided on the surface side of the pyroelectric element 20, the electrode is formed by applying the conductive adhesives 32a and 32b a plurality of times. The pads 26a and 26b and the protruding electrodes 31a and 31b are electrically connected by the conductive adhesives 32a and 32b. Further, in the configuration in which the electrode pads 26a and 26b are provided on the front and back surfaces of the pyroelectric element 20, such as when the number of light receiving portions is an odd number, the electrode pads 26a disposed on the front surface side are illustrated in FIG. 5, the conductive adhesive 32 a is applied, and the electrode pad 26 b disposed on the back side may be applied as in FIG. 2. In any case, the same modification as the present embodiment can be applied to the arrangement of the buffer portions 34a and 34b, and the protruding electrodes 31a and 31b interposed between the substrate 10 and the pyroelectric element 20 are buffered. The supports 2a and 2b are configured together with the portions 34a and 34b. As shown in FIG. 5, in the configuration in which the electrode pads 26 a and 26 b are both provided on the surface side of the pyroelectric element 20, the substrate 10 and the pyroelectric element 20 are connected to the intermediate body 18 as shown in FIG. 11. The conductive adhesives 32a and 32b may be reduced in thickness (for example, 30 μm or less), thereby ensuring good conductivity and facilitating maintenance of sensitivity. be able to. In FIG. 11, the same components as those in FIG.

焦電型赤外線センサ１を湾曲させる際には、基板１０および焦電素子２０を一体的に湾曲させることが可能であり、物体の位置や距離、移動方向などを検出する一群の受光部２４ａ，２４ｂについて、図６（ａ）に示すように、中間配線２５の中央部を湾曲部Ｗとすることが好ましい。湾曲部Ｗは、図６（ｂ）に示すように、焦電型赤外線センサ１が一定の曲率で湾曲する箇所の曲げ方向に沿った中央部において、当該曲げ方向に垂直な仮想線からなる。図６（ａ）および（ｂ）に示す焦電型赤外線センサ１は、長手方向両側に、一群の受光部２４ａ，２４ｂがそれぞれ設けられており、各群はいずれも受光部２４ａ，２４ｂの間で湾曲されている。焦電型赤外線センサ１の電気回路４０は、本実施形態では基板の中央の湾曲が生じていない領域に形成されているが、湾曲箇所に形成することも可能である。湾曲部Ｗにおける湾曲は、受光部２４ａ，２４ｂの全体に生じていることが好ましく、受光部２４ａ，２４ｂが均一に湾曲することにより、各受光部２４ａ，２４ｂの検出感度のずれを抑制することができ、検出精度を良好に維持することができる。但し、図６（ｃ）に示すように、受光部２４ａ，２４ｂの間で湾曲部Ｗを局所的に形成することも可能である。 When the pyroelectric infrared sensor 1 is bent, the substrate 10 and the pyroelectric element 20 can be bent integrally, and a group of light receiving units 24a for detecting the position, distance, moving direction, etc. of the object, Regarding 24b, as shown in FIG. 6A, it is preferable that the central portion of the intermediate wiring 25 be a curved portion W. As shown in FIG. 6B, the bending portion W is formed of a virtual line perpendicular to the bending direction at the central portion along the bending direction of the portion where the pyroelectric infrared sensor 1 is bent with a certain curvature. The pyroelectric infrared sensor 1 shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b) is provided with a group of light receiving portions 24a and 24b on both sides in the longitudinal direction, and each group is between the light receiving portions 24a and 24b. Is curved in. In the present embodiment, the electric circuit 40 of the pyroelectric infrared sensor 1 is formed in a region where the central curve of the substrate is not generated, but can be formed in a curved portion. It is preferable that the bending at the bending portion W occurs in the entire light receiving portions 24a and 24b, and the light receiving portions 24a and 24b are uniformly bent, thereby suppressing a shift in detection sensitivity of each of the light receiving portions 24a and 24b. And the detection accuracy can be maintained well. However, as shown in FIG. 6C, the curved portion W can be locally formed between the light receiving portions 24a and 24b.

受光部が３つ以上の場合にも、上記と同様に、各受光部を湾曲部Ｗを挟んで線対称となるように配置することで、検出精度を良好に維持することができる。長手方向両側にそれぞれ４つの受光部２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄを有する焦電型赤外線センサ１の湾曲部Ｗの具体例を、図７（ａ）および（ｂ）に示す。 Even in the case where there are three or more light receiving parts, it is possible to maintain good detection accuracy by arranging each light receiving part so as to be line symmetric with respect to the curved part W, as described above. Specific examples of the curved portion W of the pyroelectric infrared sensor 1 having four light receiving portions 24a, 24b, 24c, and 24d on both sides in the longitudinal direction are shown in FIGS.

本発明の焦電型赤外線センサ１は、上記の構成以外に、受光部が縦方向および横方向にアレイ状に配置された構成であってもよい。図１０は、このような焦電型赤外線センサ１の一実施形態を示しており、図１０（ａ）は要部平面図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。この焦電型赤外線センサ１は、上記の各実施形態と同様に基板１０および焦電素子２０を備えている。焦電素子２０は、平行に複数設けられた帯状の受光電極２２および対向電極２３が互いに直交するように配置されており、それぞれの交差部に受光部２４が形成されている。基板１０は、受光部２４に対向する位置に貫通孔１２が形成されており、配線パターンが導通部３３ｃ，３３ｄを介して受光電極２２および対向電極２３と導通されている。導通部３３は、その一部が緩衝部３４ｃにより被覆されている。この構成においては、隣接する貫通孔１２，１２の間にも緩衝部３４ｄを設けることが好ましく、基板１０の反りやねじれ等の変形を効果的に緩和して、導通部３３ｃ，３３ｄの検出感度を良好に維持することができる。緩衝部３４ｃ，３４ｄの材料や形成方法は、図２等に示す上記実施形態の緩衝部３４ａ，３４ｂと同様のものを使用することができる。特に、緩衝部３４ｄについては、多数の貫通孔１２を有する構成であっても、液状樹脂の毛細管現象を利用して充填することにより容易に形成可能である。 In addition to the above configuration, the pyroelectric infrared sensor 1 of the present invention may have a configuration in which the light receiving units are arranged in an array in the vertical direction and the horizontal direction. FIG. 10 shows an embodiment of such a pyroelectric infrared sensor 1, FIG. 10 (a) is a plan view of the main part, and FIG. 10 (b) is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 10 (a). It is. The pyroelectric infrared sensor 1 includes a substrate 10 and a pyroelectric element 20 as in the above embodiments. The pyroelectric element 20 is arranged such that a plurality of parallel strip-shaped light receiving electrodes 22 and counter electrodes 23 are orthogonal to each other, and a light receiving portion 24 is formed at each intersection. The substrate 10 has a through hole 12 formed at a position facing the light receiving portion 24, and the wiring pattern is electrically connected to the light receiving electrode 22 and the counter electrode 23 through the conducting portions 33c and 33d. A part of the conduction part 33 is covered with a buffer part 34c. In this configuration, it is preferable to provide the buffer portion 34d between the adjacent through holes 12 and 12, and the deformation of the substrate 10 such as warping and twisting can be effectively mitigated, and the detection sensitivity of the conduction portions 33c and 33d. Can be maintained well. The material and the formation method of the buffer portions 34c and 34d can be the same as those of the buffer portions 34a and 34b of the above embodiment shown in FIG. In particular, the buffer portion 34d can be easily formed even if it has a configuration having a large number of through-holes 12 by using the capillary action of a liquid resin.

上記の各実施形態においては、支持体２ａ，２ｂが、突起電極３１ａ，３１ｂの少なくとも一部を被覆するように焦電素子２０の幅方向全体にわたって設けられた緩衝部３４ａ，３４ｂを備えており、焦電素子２０を湾曲させた場合であっても導通部３３ａ，３３ｂでの剥離を防止しつつ、焦電素子２０が幅方向に傾斜するのを防止している。但し、図８に示すように、突起電極３１ａ，３１ｂを、焦電素子２０の幅方向全体に延びるように形成することで、緩衝部３４ａ，３４ｂを備えない構成にしてもよい。この構成は、基板１０を焦電素子２０以外の部分で局所的に湾曲させる場合に、特に効果的である。図８に示す突起電極３１ａ，３１ｂの長さは、必ずしも焦電素子２０の幅と完全に一致している必要はなく、焦電素子２０の幅全体を実質的に支持可能であれば焦電素子２０の幅よりも若干短くてもよい。具体的には、突起電極３１ａ，３１ｂの長さは、焦電素子２０の幅の５０％以上であることが必要であり、焦電素子２０の幅の９０％以上であることが好ましく、焦電素子２０の幅の９５％以上であることがより好ましい。 In each of the embodiments described above, the supports 2a and 2b include the buffer portions 34a and 34b provided over the entire width direction of the pyroelectric element 20 so as to cover at least a part of the protruding electrodes 31a and 31b. Even when the pyroelectric element 20 is curved, the pyroelectric element 20 is prevented from inclining in the width direction while preventing separation at the conductive portions 33a and 33b. However, as shown in FIG. 8, the protruding electrodes 31 a and 31 b may be formed so as to extend in the entire width direction of the pyroelectric element 20, so that the buffer portions 34 a and 34 b are not provided. This configuration is particularly effective when the substrate 10 is locally curved at a portion other than the pyroelectric element 20. The lengths of the protruding electrodes 31a and 31b shown in FIG. 8 do not necessarily coincide completely with the width of the pyroelectric element 20. If the entire width of the pyroelectric element 20 can be substantially supported, the pyroelectric elements It may be slightly shorter than the width of the element 20. Specifically, the length of the protruding electrodes 31a and 31b needs to be 50% or more of the width of the pyroelectric element 20, and preferably 90% or more of the width of the pyroelectric element 20. More preferably, it is 95% or more of the width of the electric element 20.

上記の焦電型赤外線センサ１は、図１１に示すように、焦電素子２０をＩ／Ｖ変換回路８と共に、キャップ４の内部に収容することができる。キャップ４は、あらかじめ基板１０の変形に追従した３次元曲面状に成形されるか、あるいは、基板１０と共に曲げ変形が可能となるように可撓性を有することが好ましい。キャップ４は、導電性材料により形成するか、あるいは、非導電物の内壁を導電性材料によりコーティングしてノイズシールド性を付与したものを好ましく使用することができ、基板１０上にガードリング状に形成されたＧＮＤ配線と導通させることができる。キャップ４の上部中央には、特定波長域の赤外線のみを透過させる窓材６が設けられている。キャップ４の内部には、焦電素子２０を複数設けることも可能であり、この場合、キャップ４の全体を緩やかに湾曲させてもよく、あるいは、キャップ４を焦電素子２０またはＩ／Ｖ変換回路８以外の部分で局所的に湾曲させてもよい。 As shown in FIG. 11, the pyroelectric infrared sensor 1 can house the pyroelectric element 20 together with the I / V conversion circuit 8 inside the cap 4. The cap 4 is preferably molded into a three-dimensional curved surface shape that follows the deformation of the substrate 10 in advance, or is flexible so that it can be bent and deformed together with the substrate 10. The cap 4 is preferably made of a conductive material, or a non-conductive material whose inner wall is coated with a conductive material to give a noise shielding property. Conduction with the formed GND wiring is possible. In the upper center of the cap 4, a window material 6 that transmits only infrared rays in a specific wavelength region is provided. It is possible to provide a plurality of pyroelectric elements 20 inside the cap 4, and in this case, the entire cap 4 may be gently curved, or the cap 4 may be converted to the pyroelectric element 20 or I / V conversion. You may make it curve locally in parts other than the circuit 8. FIG.

１焦電型赤外線センサ
２ａ，２ｂ支持体
１０基板
１２貫通孔
１２１開口部
１４ａ，１４ｂ電極部
２０焦電素子
２４ａ，２４ｂ受光部
２６ａ，２６ｂ電極パッド
３１ａ，３１ｂ突起電極
３３ａ，３３ｂ導通部
３４ａ，３４ｂ緩衝部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Pyroelectric infrared sensor 2a, 2b Support body 10 Substrate 12 Through-hole 121 Opening part 14a, 14b Electrode part 20 Pyroelectric element 24a, 24b Light receiving part 26a, 26b Electrode pad 31a, 31b Protrusion electrode 33a, 33b Conductive part 34a, 34b Buffer part

Claims

A pyroelectric infrared sensor comprising a flexible substrate and a film-like pyroelectric element mounted on the substrate, and capable of bending the pyroelectric element together with the substrate,
The pyroelectric element is formed in a rectangular shape, and is supported at a distance from the substrate by supports provided respectively on both sides in the longitudinal direction.
The support is, have at least a portion is provided over substantially the entire width direction of the pyroelectric element, the protruding electrodes which conduction between the electrical circuit of the board pyroelectric element,
The pyroelectric element includes a plurality of light receiving portions, and the substrate and the pyroelectric elements are integrally bent so that the arrangement of the light receiving portions is line-symmetric with respect to a curved portion extending in the width direction. A pyroelectric infrared sensor.

The support includes a buffer portion made of an elastic resin having electrical insulation,
The pyroelectric infrared sensor according to claim 1, wherein the buffer portion is provided over substantially the entire width of the pyroelectric element so as to cover at least a part of the protruding electrode.

The pyroelectric infrared sensor according to claim 2, wherein the buffer portion is disposed at least between the light receiving portion and the protruding electrode.

The substrate has an opening formed at a position facing the light receiving unit,
The pyroelectric infrared sensor according to claim 3, wherein the buffer portion is formed by supplying the liquid elastic resin between an edge portion of the opening and the protruding electrode.

The pyroelectric infrared sensor according to claim 2 , wherein the elastic resin includes an acrylic-modified silicone resin.

2. The pyroelectric infrared sensor according to claim 1, wherein the support is formed such that the protruding electrode extends substantially in the whole width direction of the pyroelectric element. 3.

The pyroelectric infrared sensor according to any one of claims 1 to 6, wherein a space having a height of 0.1 mm or more is provided immediately below the pyroelectric element.

The pyroelectric infrared sensor according to claim 1, wherein the curved portion is provided in a central portion of an intermediate wiring that connects the two light receiving portions.

The pyroelectric infrared sensor according to claim 1, wherein the pyroelectric element is accommodated in a cap provided on the substrate.