JPH0269623A - 赤外線検出素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、赤外線検出素子に関し、特に、宇宙用地球
センサ、産業用温度センサ、熱センサ、民生用防犯セン
サ等に用いられる赤外線検出素子に関するものである。

従来の技術 第２図（ａ）、（ｂ）は、特開昭６１−２４６６３３号
公報に開示されているような従来の赤外線検出素子をあ
られす。この赤外線検出素子は、焦電材１の受光面に表
面電極（受光電極）２が設けられ、反対面に裏面電極３
が設けられている。受光面には表面電極２に接続するリ
ード線引出電極４も設けられている。表面電極２は赤外
線を吸収する材料で形成され、引出電極４は赤外線に不
感な材料（赤外線を反射する材料）で形成されている。

各電極２．３．４が設けられた焦電材１け周縁を支持体
８に固着させることにより支持体８に組み付けられてい
る。

この赤外線検出素子の視野特性は、素子の受光部の形状
で決まる。つまり、表面電極２のかたちで基本的に決ま
るのである。

しかしながら、第２図（ａ）、価）にみるように、表面
電極２０周辺は、引出電極４０所を除いて焦電材１自身
が露出した状態となっている。したがって、使用波長帯
によっては表面電極２だけでなく上記露出個所でも熱吸
収が起こり、視野特性がダしてしまうという問題がある
。この視野特性のダレを防ぐため、表面電極２の周辺に
少し間をあけて遮光薄板７が設けられている。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、遮光薄板７は焦電材１表面に密着してい
ないので、露出個所への赤外線の入射を十分に防ぐこと
ができない。

赤外線に不感な材料の引出電極４の領域を露出個所全域
に拡げる方策も考えられるが、この方策は、一方で、素
子自身の熱容量増や電気容量増を招くため、感度等が劣
化するという問題があり、実用的でない。

さらに、上記従来の赤外線検出素子では、表面電極２と
裏面電極３がうまく重ならない位置ずれ状態が起きやす
い。電極２．３同士がずれていると、やはり、視野特性
が変化してしまう。

この発明は、上記事情に鑑み、素子自身の熱容量増や電
気容量増を招かずに、視野特性を改善できる赤外線検出
素子を提供することを第１の課題とする。そして、これ
に加え、表面・裏面電極の位置ずれの起きにくい赤外線
検出素子を提供することを第２の課題とし、さらに、こ
れらに加え、誘導雑音や飛び込み雑音の少ない赤外線検
出素子を提供することを第３の課題とする。

課題を解決するための手段 前記第１の課題を解決するため、請求項１〜３記載の赤
外線検出素子では、焦電材の受光面に設けられた表面電
極の周辺には低誘電率の絶縁層を介して赤外線反射層を
設けるようにしている。

第２の課題を解決するため、請求項２記載の赤外線検出
素子では、裏面電極を表面電極よりも広くするようにし
ている。

第３の課題を解決するため、請求項３記載の赤外線検出
素子では、赤外線反射層がアース電位となるようにして
いる。

作用 請求項１〜３記載の赤外線検出素子では、絶縁薄層を介
して設けられた赤外線反射層は焦電材に事実上密着して
いるため、表面電極の周辺に入射しようとする赤外線は
赤外線反射層により効果的に反射され吸収されない。そ
のため、視野特性はダレることなく所定の特性に保たれ
る。

赤外線反射層と焦電材の間に低誘電率の絶縁層があるた
め、仮に赤外線反射層が表面電極または裏面に接続して
いても、それによる電気容量は低誘電率の絶縁層により
支配されるため、表面電極による電気容量よりも極めて
小さい。絶縁層は極く薄くてよいから、素子全体の熱容
量増への寄与は極めてわずかである。そのため、素子と
しての熱容量や電気容量は殆ど増加せず、感度等の劣化
が実質的にない。

請求項２記載の赤外線検出素子では、表面電極と裏面電
極がぴったり同じ寸法ではなく、裏面電極の方が広くな
っている。そのため、電極が所定の位置から少々ずれて
形成されていても、表面電極は全体が裏面電極に重なる
。したがって、視野特性が変化せず所定の特性となる。

裏面電極には表面電極からはみ出した部分があり、この
部分が赤外線反射層と対面することになるが、低誘電率
の絶縁層が介在しているため、電気容量の増加につなが
ることはない。

表面電極と裏面電極の位置合せ請度も従来はどの厳密さ
が要求されないため、製造が容易となり、歩留まりも向
上する。

請求項３記載の赤外線検出素子では、アース電位となっ
た赤外線反射層が遮蔽するようなかたちで素子電極の完
全なむきだし状態を緩和するため、飛び込み雑音や誘導
雑音が減少する。

実施例 以下、この発明を、その一実施例をあられす図面を参照
しながら詳しく説明する。

第１図（ａ）、（ｂ）は、請求項１．２記載の赤外線検
出素子をあられす。

赤外線検出素子では、焦電材１の受光面に円形の表面電
極（受光電極）２が設けられ、反対面に表面電極２より
やや広い円形の裏面電極３が設けられている。表面電極
２０周辺にはリング状の低誘電率の絶縁層６が設けられ
、この絶縁層５上に赤外線反射層（周辺反射電極）６が
設けられている。引出電極４はリード線接続用である。

なお、焦電材１は、通常、第２図（ａ）、（ｂ）に示さ
れるような支持体８に周縁が接着されて支持体８に組み
つけられているが、この発明の赤外線検出素子は、支持
体が組み付けられていない状態のものも含むものである
。

この赤外線検出素子は、つぎのようにして製造されてい
る。

ＰｂＴｉＯ３セラミック材料からなり、厚み１ｏμｍ、
縦１ｍｍ、横ＩＵＩの焦電材１に表面電極２および裏面
電極３を形成する。表面電極２は、Ｎ　ｉ　Ｃｒからな
り、直径０，３朋の円形をしている。一方、裏面電極３
は、ｈｌからなり、直径０．３６ｍｒｘの円形をしてい
る。引出電極４もＡｌからなる。

表面電極２と裏面電極３は、それぞれ直径が０．３１ｆ
ｆｉｍ、　０．３５１１１であり、ずれの許容範囲がＱ
０７６朋と広いため、位置合せが容易である。

つぎに、フォトエツチング技術等を利用して、表面電極
２周辺における赤外線反射層形成域をぬいたレジストを
受光面側に設けておいて、５ｉ０２膜を１μｍ蒸着した
あと、レジストをリフト・オフすることにより５１０２
からなるリング状絶縁層６を作る。絶縁層６のリングの
幅は約０．１朋である。

このリングの幅は、赤外線検出素子の使用チヨノピンク
周波数に関係し、下式で示される熱の拡散距離ｄよりも
大きい値に設定される。

ｄ＝（２に／ωＣＶ）１／２ 但し　Ｋ；熱伝導率　ω：角周波数　Ｃｖ；体積比熱で
ある。

例えば、チヨソピンク周波数が１２０　Ｈｚの場合、Ｐ
ｂＴｌ０３セラミツクの焦電材１では、ｄ＝５０μｍ程
度であり、したがって、上記のように１００μｍあれば
十分である。

絶縁層６を形成した後、同胞縁層６０個所のみをぬいた
フォトレジストをかけ、Ａｌ蒸着を行い、リフトオフす
るとＡｌからなる赤外線反射層らが形成され、赤外線検
出素子が完成する（支持体を組みつける場合には、この
後、焦電材１の縁を接着剤等で支持体に固着する）。

この赤外線検出素子は電気容量が１２９Ｆであつた。こ
の１２９Ｆという値は、赤外線反射層を設けない他は同
じ構成にした素子の場合の電気容量と略等しい。したが
って、赤外線反射層６による電気容量増は殆ど無いこと
が分かる。赤外線検出素子の感度特性を測定してみたと
ころでも、赤外線反射層６の有無では殆ど差のないこと
が確認された。

視野特性を測定した所、視野角近傍での遮光特性が従来
に比べて極めて急峻となり、ダレを解消していた。しか
も、従来、少し離れた角度で生じていた小さなピークも
殆ど消滅したことも確認できた。

請求項３記載の発明のように、赤外線反射層６をアース
電位にして測定した結果、容量は１２〜１３９Ｆの間で
あり、殆ど変化しないことが分かった。窓材が開放に近
い状態で試験した結果、飛び込み雑音や誘導雑音が減少
することも確認された。

なお、使用状態で赤外線反射層がアース電位となるよう
にするには、例えば、赤外線反射層をリード線で素子内
のアース電位となる個所に接続する等しておけばよい。

この発明は上記実施例に限らない。赤外線検出素子が上
記例示以外の方法を用いて作られていてもよい。表面電
極や裏面電極の形状が円形でなく、楕円形、四角形、三
角形等の他の形をしていてもよい。赤外線反射層、絶縁
層および焦電材等の形成材料が上記例示以外のものであ
ってもよい。

発明の効果 請求項１〜３記載の赤外線検出素子では、赤外線反射層
が、表面電極の周辺に入射しようとする赤外線は反射さ
れ表面電極に直接入射するものだけとなるため、視野特
性はダレることなく急峻な特性となり、さらに、赤外線
反射層と焦電材の間に低誘電率の絶縁層があるため、熱
容量増や電気容量増が殆どなく、感度等の劣化が実質的
にない。

請求項２記載の赤外線検出素子では、裏面電極の方が広
くなっているため、表面電極全体が確実に裏面電極に重
なるため、視野特性が変化せず所定の特性となる。表面
電極と裏面電極形成時の位置合せ精度も従来はどの厳密
さが要求されないため、製造が容易となり、歩留まりも
向上する。

請求項３記載の赤外線検出素子では、アース電位となっ
た赤外線反射層が素子の電極のむきだし状態を緩和する
ために、飛び込み雑音や誘導雑音が少なくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂ）は、請求項１．２記載の発明にか
かる赤外線検出素子の一実施例をあられす図であり、図
（ａ）は平面図、図（ｂ）は断面図である。第２図（ａ
）、（１））は、従来の赤外線検出素子をあられす図で
あり、図（ａ）は平面図、図（ｂ）は断面図（但し支持
体性の状態をあられす）である。 １・・・焦電材、２・・・表面電極（受光電極）、３・
・・裏面電極、４・・・引出電極、５・・・絶縁層、６
・・・赤外線反射層。 代理人の氏名　弁理士　粟　野　重　孝　ほか１名（ｂ
） ＼３棚物

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）焦電材の受光面に表面電極が設けられ、反対面に
   裏面電極が設けられているとともに、前記表面電極の周
   辺には低誘電率の絶縁層を介して赤外線反射層が設けら
   れている赤外線検出素子。
2. （２）裏面電極が表面電極よりも広くなつている請求項
   １記載の赤外線検出素子。
3. （３）赤外線反射層がアース電位となるようになつてい
   る請求項１または請求項２記載の赤外線検出素子。