JP6682023B1 - Wafer based radon detector with radon sensor and interface circuit - Google Patents
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Abstract
【課題】信号損失を最小化してノイズを減少させることで、安定的かつ信頼性のあるラドン測定データを取得できるラドン検出器を提供する。【解決手段】本発明は、ラドン検出器であって、(1)基板１０と、(2)前記基板の上部面を少なくとも部分的にカバーするハウジング２０と、(3)ラドンを検出するラドンセンサ、及び、ラドンセンサと電気的に接続されたインタフェース回路が形成された集積回路（ＩＣ）チップとを含み、前記基板の表面の一部の領域で、前記基板と前記ハウジングとの間にチャンバーが形成され、前記ＩＣチップが、このチャンバー領域内における前記基板の表面に実装されたことを特徴とする、ラドンセンサとインタフェース回路を備えるウェハー基盤(wafer-based)ラドン検出器を提供する。【選択図】図２PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a radon detector capable of obtaining stable and reliable radon measurement data by minimizing signal loss and reducing noise. The present invention relates to a radon detector, which is (1) a substrate 10, (2) a housing 20 at least partially covering an upper surface of the substrate, and (3) a radon sensor for detecting radon. And an integrated circuit (IC) chip formed with an interface circuit electrically connected to the Radon sensor, wherein a chamber is formed between the substrate and the housing in a region of a part of the surface of the substrate. A wafer-based radon detector having a radon sensor and an interface circuit is provided, wherein the formed IC chip is mounted on the surface of the substrate in the chamber region. [Selection diagram] Figure 2
Description
本発明は、ラドン検出器に関する発明で、より詳細には、ラドンセンサとインタフェース回路を一体化して１つのＩＣチップで具現したラドン検出器に関する。 The present invention relates to a radon detector, and more particularly to a radon detector in which a radon sensor and an interface circuit are integrated and embodied in one IC chip.
本発明は、下記のように大韓民国行政安全部の国家研究開発事業によって支援されたものである。 The present invention is supported by the National Research and Development Project of the Ministry of Public Security of Korea as described below.
［この発明を支援した国家研究開発事業］
［課題固有番号］２０１８−ＭＯＩＳ３２−０１０−０１０１００００−２０１８
［部署名］行政安全部
［研究管理専門機関］国立災難安全研究員
［研究事業名］災難安全産業育成支援事業
［研究課題名］換気及び空気浄化装置の自動制御出力を備えた室内ラドン及び微細ホコリ濃度測定機の開発
[National research and development project supporting this invention]
[Problem specific number] 2018-MOIS32-010-01010000-2018
[Department] Administrative Safety Department [Research Management Organization] National Disaster Safety Researcher [Research Project Name] Disaster Safety Industry Development Support Project [Research Project Name] Indoor radon and fine dust with automatic control output of ventilation and air purification devices Development of concentration measuring machine
自然発生的な放射性核種であるラドン（Ｒｎ）は、不活性ガスと呼ばれる１８族に属し、原子番号８６番の元素である。ラドンは、１級発ガン物質に規定され、タバコの次に、肺ガンによる死亡に関わっており、最近では、建物の資材、内装材、ベッドなどの家具など、日常生活の至る所で、ラドン露出の危険性が知られることにより、ラドンに対する国民的な関心が高まっている。 Radon (Rn), which is a naturally occurring radionuclide, belongs to Group 18 called an inert gas and is an element with atomic number 86. Radon is defined as a first-class carcinogen, and is associated with death from lung cancer, next to cigarettes. Public awareness of radon is growing due to the known exposure risk.
ラドン測定のための様々な測定方式のラドン測定機が開発されているが、一般的にピン（ＰＩＮ）フォトダイオードを用いたラドン検出器が幅広く利用されている。ＰＩＮフォトダイオードは、Ｐ−Ｎの両領域間に、検出感度を高めるための目的で、真性半導体領域を追加したＰ−Ｉ−Ｎ構造のフォトダイオードである。ラドン粒子の崩壊時に発生する、アルファ粒子、ベータ粒子、及び／又はガンマ粒子が、ＰＩＮフォトダイオードに入射するときに光電流が生成され、この光電流の発生頻度をカウントしてラドン濃度を測定する。 Various types of radon measuring machines for radon measurement have been developed, but generally, a radon detector using a pin (PIN) photodiode is widely used. The PIN photodiode is a photodiode having a P-I-N structure in which an intrinsic semiconductor region is added between the P and N regions for the purpose of enhancing detection sensitivity. Photocurrent is generated when alpha particles, beta particles, and / or gamma particles generated at the time of decay of radon particles are incident on the PIN photodiode, and the frequency of occurrence of this photocurrent is counted to measure the radon concentration. .
図１には、ＰＩＮフォトダイオードを用いる一般的なラドン検出器を概略的に示した。ＰＩＮフォトダイオードの検出センサ１００が電線４００を介して基板に接続され、基板上には、制御モジュール２００とインタフェース回路３００が実装されている。ラドンの放射線粒子の衝突により検出センサ１００が光電流を生成し、これをインタフェース回路３００に伝達すれば、インタフェース回路３００は、光電流をフィルタリング及び増幅して、これを制御モジュール２００に伝達し、制御モジュール２００は、所定時間の間、光電流をカウントして、ラドン濃度を算出する。 FIG. 1 schematically shows a general Radon detector using a PIN photodiode. A PIN photodiode detection sensor 100 is connected to a substrate via an electric wire 400, and a control module 200 and an interface circuit 300 are mounted on the substrate. When the detection sensor 100 generates a photocurrent by the collision of the radiation particles of the radon and transmits the photocurrent to the interface circuit 300, the interface circuit 300 filters and amplifies the photocurrent and transmits the photocurrent to the control module 200. The control module 200 counts the photocurrent for a predetermined time to calculate the radon concentration.
しかし、このような従来技術の場合、ラドンセンサとインタフェース回路とが分離されているが、電気的な配線接続を介して連結すればノイズが多く信号損失が増大することから、正確な検出データを確保し難いという問題がある。 However, in the case of such a conventional technique, although the radon sensor and the interface circuit are separated from each other, if they are connected via an electrical wiring connection, since there is much noise and signal loss increases, accurate detection data cannot be obtained. There is a problem that it is difficult to secure.
本発明の一実施形態によれば、ラドンセンサとインタフェース回路を１つのチップに設計して一体化し、ラドンセンサとインタフェース回路との間の信号損失を最小化してノイズを減少させることで、安定的かつ信頼性のあるラドン測定データを取得できるラドン検出器を提供することを目的とする。 According to an embodiment of the present invention, the radon sensor and the interface circuit are designed and integrated in one chip to minimize the signal loss between the radon sensor and the interface circuit and reduce the noise, thereby achieving stable operation. Moreover, it is an object of the present invention to provide a radon detector that can obtain reliable radon measurement data.
本発明の一実施形態によれば、ラドン検出器であって、(1)基板と、(2)前記基板の上部面を少なくとも部分的にカバーするハウジングと、(3)ラドンを検出するラドンセンサ、及び、ラドンセンサと電気的に接続されたインタフェース回路が形成された集積回路（ＩＣ）チップとを含み、前記基板の表面の一部の領域で、前記基板と前記ハウジングとの間にチャンバーが形成され、前記ＩＣチップが、このチャンバー領域内における前記基板の表面に実装されたことを特徴とする、ラドンセンサとインタフェース回路を備えるウェハー基盤(wafer-based)ラドン検出器を提供する。 According to one embodiment of the present invention, a radon detector, which is (1) a substrate, (2) a housing that at least partially covers the upper surface of the substrate, and (3) a radon sensor that detects radon. And an integrated circuit (IC) chip on which an interface circuit electrically connected to the Radon sensor is formed, a chamber is provided between the substrate and the housing in a region of a part of the surface of the substrate. A wafer-based radon detector having a radon sensor and an interface circuit is provided, wherein the formed IC chip is mounted on the surface of the substrate in the chamber region.
本発明の一実施形態によれば、ラドンセンサとインタフェース回路とを１つのＩＣチップに設計して一体化し、ラドン測定信号の信号損失を最小化してノイズを低減することで、正確かつ安定的なラドン測定値を取得することができる。 According to an embodiment of the present invention, the radon sensor and the interface circuit are designed and integrated in one IC chip to minimize the signal loss of the radon measurement signal and reduce the noise, thereby ensuring accurate and stable operation. Radon measurements can be obtained.
また、本発明の一実施形態によれば、ラドンセンサとインタフェース回路が一体化されたＩＣチップとを基板実装し、基板にハウジングを締結して、ラドン検出器をモジュール化することで、ラドン検出器同士の間の性能偏差を減らし、安定的かつ信頼性のある測定データが取得されるラドン検出器を提供することができる。 Further, according to an embodiment of the present invention, a radon sensor and an IC chip in which an interface circuit is integrated are mounted on a substrate, the housing is fastened to the substrate, and the radon detector is modularized to detect the radon. It is possible to provide a radon detector that reduces the performance deviation between the instruments and obtains stable and reliable measurement data.
以上の本発明の目的、他の目的、特徴、及び利点は、添付の図面に関する以下の好適な実施形態によって容易に理解されるのであろう。しかし、本発明は、ここで説明される実施形態に限定されることなく、別の形態に具体化されてもよい。むしろ、ここで紹介される実施形態は、開示された内容が徹底かつ完全なものになるように、そして当業者に本発明の思想が十分伝えられるようにするために提供されるものである。 The above objects, other objects, features, and advantages of the present invention will be easily understood by the following preferred embodiments with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments presented herein are provided in order to ensure that the disclosed subject matter is thorough and complete and that the teachings of the present invention are well understood to those skilled in the art.
本明細書の図面において、構成要素の長さ、厚さ、広さなどの数値は、技術的な内容の効果的な説明のために誇張して表示されうる。 In the drawings of this specification, numerical values such as length, thickness, and width of components may be exaggerated for effective explanation of technical contents.
本明細書において、単数型は特に言及されない限り複数型を含む。明細書で用いられる「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）及び／又は（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、言及された構成要素について、１つ以上の異なる構成要素の存在又は追加を排除しない。 In this specification, the singular forms include the plural forms unless specifically stated otherwise. As used herein, “comprise” and / or “comprising” does not exclude the presence or addition of one or more different components to the referenced components.
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。以下、特定の実施形態を記述することにおいて、様々の特的な内容は、発明をさらに具体的に説明して理解を助けるために作成されたものである。しかし、本発明を理解できる程度の本分野での知識を有する者であれば、様々な特定的な内容がなくても使用できることを認知し得る。場合により、発明の記述において、周知の発明と大きく関連のない部分は、本発明の説明において混沌を防ぐために記述しないことを予め言及しておく。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In describing the specific embodiments below, various specific contents are created to more specifically explain the invention and facilitate understanding. However, those skilled in the art who can understand the present invention can recognize that the present invention can be used without various specific contents. In some cases, it should be mentioned in advance that, in the description of the invention, parts that are not largely related to the known invention are not described in order to prevent chaos in the description of the invention.
図２は、本発明の一実施形態に係るラドン検出器の斜視図であり、図３は、ラドン検出器の断面図を概略的に示した。 FIG. 2 is a perspective view of a radon detector according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the radon detector.
図面を参照すると、一実施形態に係るラドン検出器は、基板１０、基板１０の上部をカバーするハウジング２０、及び、基板１０上に取り付けられた集積回路（ＩＣ）チップ３０を含む。一実施形態において、基板１０は、非伝導性の任意の板状の材質から構成され、その表面に、配線及び／又は接地のために、銅箔又は金箔のパターン又はコーティング層が形成され得る。これに代えて、基板１０は、配線が内部又は表面に印刷されたプリント回路板であってもよい。 Referring to the drawings, a Radon detector according to one embodiment includes a substrate 10, a housing 20 covering an upper portion of the substrate 10, and an integrated circuit (IC) chip 30 mounted on the substrate 10. In one embodiment, the substrate 10 is made of any non-conductive plate-shaped material, and a copper foil or gold foil pattern or coating layer may be formed on the surface of the substrate 10 for wiring and / or grounding. Alternatively, the substrate 10 may be a printed circuit board with wiring printed inside or on the surface.
ハウジング２０は、基板１０の上面を少なくとも部分的にカバーする部材であり、内部にチャンバー２４を備えるように構成される。図示する実施形態において、ハウジング２０は、チャンバー２４を取り囲むチャンバー形成部２１、チャンバー形成部２１と一体に連結されて基板１０の上部面をカバーする上部カバー２２、及び、上部カバー２２と一体に連結されて基板１０の側面をカバーする側面カバー２３から構成されうる。 The housing 20 is a member that at least partially covers the upper surface of the substrate 10, and is configured to include a chamber 24 inside. In the illustrated embodiment, the housing 20 includes a chamber forming part 21 surrounding the chamber 24, an upper cover 22 integrally connected to the chamber forming part 21 to cover an upper surface of the substrate 10, and an upper cover 22. The side cover 23 covers the side surface of the substrate 10.
図３に示すように、端子部１１が配置された領域を除いた基板１０の表面を、ハウジング２０のチャンバー形成部２１と上部カバー２２がカバーしており、上部カバー２２から延長されて延びている側面カバー２３が、基板１０の側面をカバーしている。側面カバー２３は、上部カバー２２から少なくとも１回折り曲げられて、基板１０の側面に密着するように構成されており、このような構造によって、外部の光がチャンバー２４の内部に流入せず、チャンバー２４が暗室の状態に保持されうる。しかし、基板１０とハウジング２０との間には、微細な隙間が存在することから、外気はチャンバー２４内に流入しうる。 As shown in FIG. 3, the surface of the substrate 10 excluding the area where the terminal portion 11 is disposed is covered by the chamber forming portion 21 and the upper cover 22 of the housing 20, and extends from the upper cover 22. The side surface cover 23 covers the side surface of the substrate 10. The side cover 23 is bent at least once from the upper cover 22 so as to be in close contact with the side surface of the substrate 10. With such a structure, external light does not flow into the chamber 24, and 24 can be kept in a dark room. However, since there is a minute gap between the substrate 10 and the housing 20, the outside air can flow into the chamber 24.
ＩＣチップ３０は、チャンバー２４の領域内にて、基板１０の上部表面に配置される。ＩＣチップ３０は、ラドンを検出するラドンセンサと、このラドンセンサに電気的に接続されたインタフェース回路を含むのであり、これについては図４を参照して後述する。 The IC chip 30 is arranged on the upper surface of the substrate 10 in the region of the chamber 24. The IC chip 30 includes a radon sensor for detecting radon and an interface circuit electrically connected to the radon sensor, which will be described later with reference to FIG.
一実施形態において、基板１０とハウジング２０とは、締結部２５によって結合される。締結部２５は、例えば、螺合又はボルト・ナット結合などの公知の締結方式を用いた締結手段でりうるのであり、特定の締結方式に制限されることはない。 In one embodiment, the substrate 10 and the housing 20 are coupled by the fastening portion 25. The fastening portion 25 may be fastening means using a known fastening method such as screwing or bolt-nut coupling, and is not limited to a particular fastening method.
図４は、一実施形態に係るラドン検出器の平面図であり、基板１０上に実装された構成要素を概略的に示している。図面で円形の点線は、ハウジング２０のチャンバー形成部２１と基板１０が接する地点を表示したものであり、したがって、点線の内部がチャンバー２４の領域であることが理解されよう。 FIG. 4 is a plan view of a Radon detector according to one embodiment, schematically showing components mounted on a substrate 10. It should be understood that the circular dotted line in the drawing indicates the point where the chamber forming portion 21 of the housing 20 and the substrate 10 contact each other, and thus the inside of the dotted line is the region of the chamber 24.
図面を参照すると、ＩＣチップ３０は、ラドンを検出するラドンセンサ３１、及び、ラドンセンサ３１と電気的に接続されたインタフェース回路３５を含む。一実施形態において、ラドンセンサ３１は、ピン（ＰＩＮ）フォトダイオードから構成されており、ラドンから放出するアルファ粒子、ベータ粒子、及び／又はガンマ粒子が、ラドンセンサ３１の表面に衝突する際に、電気的な信号を生成してインタフェース回路３５に伝達する。 Referring to the drawings, the IC chip 30 includes a radon sensor 31 for detecting radon and an interface circuit 35 electrically connected to the radon sensor 31. In one embodiment, the radon sensor 31 is composed of a pin (PIN) photodiode, and when alpha particles, beta particles, and / or gamma particles emitted from the radon collide with the surface of the radon sensor 31, An electric signal is generated and transmitted to the interface circuit 35.
インタフェース回路３５は、ラドンセンサ３１から受信した電気的な信号をフィルタリングして増幅した後、外部の制御モジュール（例えば、図１に示す制御モジュール２００）に送信し得る。そのため、基板１０が端子部１１及び複数の配線１２を含み得る。一実施形態において、端子部１１は、ハウジング２０によってカバーされない、基板１０の上部面のうちの一部の面に形成されうる。 The interface circuit 35 may transmit the electric signal received from the Radon sensor 31 to an external control module (for example, the control module 200 shown in FIG. 1) after filtering and amplifying the electric signal. Therefore, the substrate 10 may include the terminal portion 11 and the plurality of wirings 12. In an embodiment, the terminal part 11 may be formed on a part of the upper surface of the substrate 10 which is not covered by the housing 20.
配線１２は、ＩＣチップ３０と端子部１１との間を電気的に接続する。一実施形態において、配線１２は、基板１０の表面や内部に予め印刷されている。ＩＣチップ３０をダイボンディングにより基板１０の表面に接合し、その後、ワイヤーボンディングによりインタフェース回路３５の端子を、配線１２の端部１２ａに電気的に接続し得る。外部装置（例えば、図１に示す制御モジュール２００）との電気的な接続のために、１つ以上の電線２１０が端子部１１に接続されるのであり、ＩＣチップ３０が、外部装置と通信し、電源の供給を受けることができる。 The wiring 12 electrically connects the IC chip 30 and the terminal portion 11. In one embodiment, the wiring 12 is pre-printed on the surface or inside of the substrate 10. The IC chip 30 can be bonded to the surface of the substrate 10 by die bonding, and then the terminal of the interface circuit 35 can be electrically connected to the end 12 a of the wiring 12 by wire bonding. One or more electric wires 210 are connected to the terminal unit 11 for electrical connection with an external device (for example, the control module 200 shown in FIG. 1), and the IC chip 30 communicates with the external device. , Can be supplied with power.
一実施形態において、ラドン検出器は、基板１０に実装された発光部１５をさらに含み得る。図示する実施形態において、発光部１５は、基板１０の上部表面にＩＣチップ３０に隣接して配置される。発光部１５は、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）であってもよい。基板１０は、また、発光部１５に電源を供給するための電源線１３を含む。一実施形態において、電源線１３は、発光部１５と端子部１１を電気的に接続し、電源線１３は、基板１０の表面又は基板の内部に予め印刷されたパターンとして具現されうる。端子部１１は、発光部１５への電源供給をオン／オフするための半導体スイッチをさらに含みうる。 In one embodiment, the Radon detector may further include a light emitting unit 15 mounted on the substrate 10. In the illustrated embodiment, the light emitting unit 15 is disposed on the upper surface of the substrate 10 adjacent to the IC chip 30. The light emitting unit 15 may be, for example, a light emitting diode (LED). The substrate 10 also includes a power supply line 13 for supplying power to the light emitting unit 15. In one embodiment, the power line 13 electrically connects the light emitting unit 15 and the terminal unit 11, and the power line 13 may be embodied as a pattern preprinted on the surface of the substrate 10 or inside the substrate. The terminal unit 11 may further include a semiconductor switch for turning on / off the power supply to the light emitting unit 15.
代替的な一実施形態において、電源線１３が発光部１５とインタフェース回路３５を電気的に接続するように構成してもよく、この場合、インタフェース回路３５が発光部１５への電源供給をオン／オフする半導体スイッチを含み得る。更なる代替的な一実施形態において、発光部１５への電源供給をオン／オフする半導体スイッチが、ラドン検出器の外部の装置（例えば、図１に示す制御モジュール２００）に設けられてもよい。 In an alternative embodiment, the power supply line 13 may be configured to electrically connect the light emitting unit 15 and the interface circuit 35, in which case the interface circuit 35 turns on / off the power supply to the light emitting unit 15. It may include a semiconductor switch that is turned off. In a further alternative embodiment, a semiconductor switch for turning on / off the power supply to the light emitting unit 15 may be provided in a device external to the Radon detector (eg, the control module 200 shown in FIG. 1). .
以上のような構成によると、発光部１５を用いてラドンセンサ３１の故障の有無をテストできる。外部の光がチャンバー２４の内部に入れないため、チャンバー２４は常に暗状態であり、ラドンセンサ３１とインタフェース回路３５との間には電流が流れていないか、ノイズ電流のみが存在する。しかし、発光部１５が光を放出すれば、ラドンセンサ３１がこれを検出して電流を生成し、インタフェース回路３５に伝達する。したがって、制御モジュール２００は、発光部１５をオン／オフしたとき、インタフェース回路３５がラドンセンサ３１から受信する電流の差を分析してラドンセンサ３１が不良であるか否かを判断できる。 According to the above configuration, it is possible to test whether or not the radon sensor 31 has a failure by using the light emitting unit 15. Since the outside light cannot enter the inside of the chamber 24, the chamber 24 is always in a dark state, and there is no current flowing between the radon sensor 31 and the interface circuit 35, or only a noise current exists. However, when the light emitting unit 15 emits light, the Radon sensor 31 detects it and generates a current, which is transmitted to the interface circuit 35. Therefore, when the light emitting unit 15 is turned on / off, the control module 200 can analyze the difference in the current received by the interface circuit 35 from the radon sensor 31 to determine whether the radon sensor 31 is defective.
このように、従来には、ラドン検出器を設けて使用する間に、ラドンセンサの故障の有無を把握できなかったが、本発明によれば、発光部１５を、ハウジング２０内にＩＣチップ３０と共に設けることで、ラドンセンサの故障の有無を、所定の時間周期ごとに容易に確認することができる。 As described above, conventionally, it was not possible to determine whether or not the radon sensor was out of order while the radon detector was provided and used. However, according to the present invention, the light emitting unit 15 is provided in the housing 20 and the IC chip 30. By providing it together, it is possible to easily confirm the presence or absence of a failure of the Radon sensor at every predetermined time cycle.
図５は、一実施形態に係るラドン検出器のインタフェース回路についての例示的なブロック図である。 FIG. 5 is an exemplary block diagram of a Radon detector interface circuit according to one embodiment.
図面を参照すると、インタフェース回路３５は、ノイズフィルター３５１、増幅器３５２、及び比較器３５３を含む。ラドンから放出されるアルファ粒子、ベータ粒子、又は、ガンマ粒子がラドンセンサ３１の表面に衝突すれば、ラドンセンサ３１にて電流（光電流）が生成され、インタフェース回路３５に伝達する。ノイズフィルター３５１は、ラドンセンサ３１から受信する光電流からノイズを除去する。ノイズの除去された光電流は、電流が極めて弱いため、増幅器３５２にて光電流を増幅する。増幅された光電流は、比較器３５３に伝えられ、比較器３５３は、光電流を、予め設定された基準値と比較して、アルファ粒子、ベータ粒子、及び／又はガンマ粒子による出力電圧を生成する。アルファ粒子、ベータ粒子、及びガンマ粒子によりラドンセンサ３１が生成する光電流の大きさがそれぞれ異なるため、各粒子による光電流を区分するために、１つ以上の基準値を予め設定し、比較器３５３は、光電流と１つ以上の基準値とを比較して、アルファ粒子、ベータ粒子、及びガンマ粒子のうちの、いずれの放射線粒子を受信したかを判断することができる。 Referring to the drawings, the interface circuit 35 includes a noise filter 351, an amplifier 352, and a comparator 353. When alpha particles, beta particles, or gamma particles emitted from the radon collide with the surface of the radon sensor 31, a current (photocurrent) is generated in the radon sensor 31 and is transmitted to the interface circuit 35. The noise filter 351 removes noise from the photocurrent received from the radon sensor 31. The noise-removed photocurrent has a very weak current, and thus the amplifier 352 amplifies the photocurrent. The amplified photocurrent is transmitted to the comparator 353, which compares the photocurrent with a preset reference value to generate an output voltage due to alpha particles, beta particles, and / or gamma particles. To do. Since the magnitude of the photocurrent generated by the radon sensor 31 differs depending on the alpha particles, beta particles, and gamma particles, one or more reference values are preset in order to classify the photocurrent by each particle, and The 353 can compare the photocurrent with one or more reference values to determine which radiation particles, alpha particles, beta particles, and gamma particles, have been received.
比較器３５３は、アルファ粒子、ベータ粒子、及びガンマ粒子による出力電圧を生成し、端子部１１を介して外部装置（例えば、図１に示す制御モジュール２００）に送信するのであり、制御モジュール２００は、この出力電圧を受信して、各放射線粒子を受信した回数をカウントし、所定時間の間にカウントした数字に応じて、ラドン濃度を算出し得る。 The comparator 353 generates the output voltage of the alpha particles, the beta particles, and the gamma particles, and transmits the output voltage to the external device (for example, the control module 200 shown in FIG. 1) via the terminal unit 11. The output voltage is received, the number of times each radiation particle is received is counted, and the radon concentration can be calculated according to the number counted during the predetermined time.
上述したように本発明によれば、ラドンセンサ３１とインタフェース回路３５とを１つのＩＣチップ３０に設計して一体化し、また、基板１０とハウジング２０とを結合してモジュール化することにより、ラドンの検出を安定的かつ信頼性のあるように行うことができる。 As described above, according to the present invention, the radon sensor 31 and the interface circuit 35 are designed and integrated into one IC chip 30, and the substrate 10 and the housing 20 are coupled to each other to form a module. Can be detected in a stable and reliable manner.
図１に示すような従来技術において、ラドンセンサ１００で検出した光電流が電線４００を介してインタフェース回路３００に伝えられる際に、信号損失及びノイズが多く発生して、正確なラドンの検出をできないという問題があった。しかし、本発明によれば、半導体ウェハーからＩＣチップ３０を製造する際に、ラドンセンサ３１とインタフェース回路３５とを一緒に製造し、１つのＩＣチップ３０に、ラドンセンサとインタフェース回路とを一体化することで、ラドンセンサ３１とインタフェース回路３５との間のノイズを大幅に減少させ、信号損失を最小化することができる。 In the prior art as shown in FIG. 1, when the photocurrent detected by the radon sensor 100 is transmitted to the interface circuit 300 via the electric wire 400, a lot of signal loss and noise occur, and the radon cannot be detected accurately. There was a problem. However, according to the present invention, when the IC chip 30 is manufactured from the semiconductor wafer, the radon sensor 31 and the interface circuit 35 are manufactured together, and the radon sensor and the interface circuit are integrated into one IC chip 30. By doing so, noise between the radon sensor 31 and the interface circuit 35 can be significantly reduced, and the signal loss can be minimized.
また、ＰＩＮフォトダイオード方式のラドンセンサの場合、正確なラドンの測定のために、ラドンセンサを光のないハウジング内に設置しなければならないのであるが、従来のようにセンサの単位又は基板の単位で販売する場合、ユーザがハウジングを別途に製造して、ラドン検出器を製造しなければならなかった。したがって、ハウジング内に光が入り込みうるのであり、ラドン検出器の製造後に、ラドンセンサの故障の有無をテストすることができず、ラドン検出器同士の間の性能の偏差が大きくて、ラドン測定データを信頼できない場合が多かった。 In addition, in the case of a PIN photodiode type radon sensor, the radon sensor must be installed in a light-free housing for accurate radon measurement. For sale, the user had to manufacture the housing separately to manufacture the Radon detector. Therefore, since light can enter the housing, it is not possible to test the radon sensor for failure after the radon detector is manufactured, and there is a large difference in performance between the radon detectors. Was often unreliable.
しかし、本発明では、ラドンセンサ３１とインタフェース回路３５とが一体化したＩＣチップ３０を基板１０に実装し、ハウジング２０を締結してラドン検出器をモジュール化したため、ラドン検出器同士の間の性能が一定であり、安定的かつ信頼性のある測定データを取得することができる。 However, in the present invention, the IC chip 30 in which the radon sensor 31 and the interface circuit 35 are integrated is mounted on the substrate 10, and the housing 20 is fastened to modularize the radon detector, so that the performance between the radon detectors is improved. Is constant, and stable and reliable measurement data can be obtained.
上述したように、本発明が属する分野で通常の知識を有する者であれば、上述した明細書の記載から様々な修正及び変形が可能であることを理解しうる。したがって、本発明の範囲は、説明された実施形態に限定されて決定されてはならず、特許請求の範囲及び特許請求の範囲と均等なものらによって定められなければならない。 As described above, a person having ordinary knowledge in the field to which the present invention pertains can understand that various modifications and variations can be made from the description of the above specification. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined by the claims and their equivalents.
１０：基板
１１：端子部
１５：発光部
２０：ハウジング
２５：締結部
３０：ＩＣチップ
３１：ラドンセンサ
３５：インタフェース回路
10: Substrate 11: Terminal part 15: Light emitting part 20: Housing 25: Fastening part 30: IC chip 31: Radon sensor 35: Interface circuit
Claims (6)
基板（１０）と、
前記基板の上部面を少なくとも部分的にカバーするハウジング（２０）と、
ラドンを検出するラドンセンサ、及び、ラドンセンサと電気的に接続されたインタフェース回路が形成された集積回路（ＩＣ）チップ（３０）と、
を含み、
前記基板の表面の一部の領域にて、前記基板と前記ハウジングとの間にチャンバーが形成され、前記ＩＣチップが、このチャンバー領域内における前記基板の表面に実装されており、
前記ハウジングによってカバーされていない、前記基板の上部の面に形成された端子部（１１）と、
前記インタフェース回路への電源の供給及び通信のために、前記インタフェース回路と前記端子部とを電気的に接続する複数の配線（１２）と、
を含むことを特徴とする、ラドンセンサとインタフェース回路を備えるウェハー基盤ラドン検出器。 Radon detector,
A substrate (10),
A housing (20) for at least partially covering the upper surface of the substrate;
A radon sensor for detecting radon, and an integrated circuit (IC) chip (30) having an interface circuit electrically connected to the radon sensor,
Including,
A chamber is formed between the substrate and the housing in a partial region of the surface of the substrate, and the IC chip is mounted on the surface of the substrate in the chamber region .
A terminal portion (11) formed on the upper surface of the substrate, which is not covered by the housing,
A plurality of wirings (12) for electrically connecting the interface circuit and the terminal portion for supplying power and communication to the interface circuit;
A wafer-based radon detector comprising a radon sensor and an interface circuit, comprising:
前記発光部のオン／オフによる前記ラドンセンサの応答電流に基づいて、ラドンセンサの故障の有無を判断するように構成されることを特徴とする、請求項１に記載のラドンセンサとインタフェース回路を備えるウェハー基盤ラドン検出器。 A light emitting unit (15) mounted on the upper surface of the substrate in the chamber and capable of emitting light;
The radon sensor and the interface circuit according to claim 1 , wherein the radon sensor and the interface circuit are configured to determine whether or not the radon sensor has a failure based on a response current of the radon sensor caused by turning on / off the light emitting unit. Wafer-based Radon detector equipped.
前記端子部に形成され、前記発光部への電源供給をオン／オフする半導体スイッチング手段と、
を含むことを特徴とする、請求項３に記載のラドンセンサとインタフェース回路を備えるウェハー基盤ラドン検出器。 A power line connecting the light emitting unit and the terminal unit to supply power to the light emitting unit;
Semiconductor switching means formed on the terminal portion for turning on / off power supply to the light emitting portion;
A wafer-based radon detector comprising a radon sensor and an interface circuit according to claim 3 , comprising:
前記インタフェース回路に形成され、前記発光部への電源供給をオン／オフする半導体スイッチング手段と、
を含むことを特徴とする、請求項３に記載のラドンセンサとインタフェース回路を備えるウェハー基盤ラドン検出器。 A power supply line connecting the light emitting unit and an interface circuit to supply power to the light emitting unit;
Semiconductor switching means formed in the interface circuit for turning on / off power supply to the light emitting unit;
A wafer-based radon detector comprising a radon sensor and an interface circuit according to claim 3 , comprising:
前記ラドンセンサから受信する光電流からノイズをフィルタリングするフィルタリング手段と、
フィルタリングされた光電流を増幅する増幅手段と、
増幅された光電流を、予め設定された基準値と比較して、アルファ粒子、ベータ粒子、及び／又はガンマ粒子による出力電圧を生成する比較器と、
を含むことを特徴とする、請求項１に記載のラドンセンサとインタフェース回路を備えるウェハー基盤ラドン検出器。 The interface circuit,
Filtering means for filtering noise from the photocurrent received from the radon sensor;
Amplification means for amplifying the filtered photocurrent,
A comparator that compares the amplified photocurrent with a preset reference value to produce an output voltage due to alpha particles, beta particles, and / or gamma particles;
A wafer-based radon detector comprising a radon sensor and an interface circuit according to claim 1 , comprising:
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