JPH0415410B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は入射赤外線変化量に応じて電荷を発生
する焦電検出体からなる赤外線検出部を少なくと
も２つ備えた赤外線検出器に関する。

第１図は既に提案されたこの種赤外線検出器を
示す。１は入射赤外線変化量に応じて電荷を発生
するタルタル酸リチウム（LiTaO₃）結晶等で形
成された厚さ約50μｍの焦電検出体で、該検出体
は矢印ａ方向に分極されている。２は上記焦電検
出体１の裏面全体にニクロム（Ni−Cr）の真空
蒸着により施された裏面電極、３ａ及び３ｂは
夫々上記焦電検出体１の表面において同様にニク
ロムの真空蒸着により施された第１及び第２表面
電極で、該第１及び第２表面電極は同形状の長方
形（紙面に垂直方向が長手方向）をなし且つ互い
に平行状態に分離されている。４はセラミツクス
などからなる絶縁性支持台で、該支持台上には、
上記裏面電極２を支持台４上面に対向するように
して、上記焦電検出体１がエポキシ系接着剤５に
て固着されている。６は上記焦電検出体１が高抵
抗であるが故に斯る高抵抗を低抵抗に変換するた
めのインピーダンス変換回路７が配置されたアル
ミナ基板、８は金属性のキヤツプ９及びヘツダ１
０からなる収納体で、該収納体の上記ヘツダ１０
上には上記支持台４及び上記基板６が固定されて
いる。１１は上記ヘツダ１０に直接植設されたア
ース端子で、該端子は上記第１表面電極３ａに結
線されている。１２，１３は夫々上記ヘツダ１０
に絶縁材を介して植設された電源端子及び出力端
子で、該電源端子及び出力端子は夫々上記インピ
ーダンス変換回路７内のFET（後述する）のドレ
イン及びソースに結線されている。又、上記
FETのゲートは上記第２表面電極３ｂに結線さ
れている。１４は上記焦電検出体１に第１、第２
表面電極３ａ，３ｂ側から赤外線を入射せしめる
べく上記キヤツプ９に穿設された開口、１５は該
開口を閉塞し赤外線を透過せしめる赤外線フイル
タである。

第２図は上記赤外線検出器の回路を示し、上記
インピーダンス変換回路７は高入力抵抗（10⁸〜
10¹¹Ω）１６、出力抵抗（５〜100KΩ）１７及び
FET（電界効果トランジスタ）１８からなつてい
る。尚、出力抵抗１７は赤外線検出器に内蔵せ
ず、外部より付加接続され使用されても良い。そ
して、上記焦電検出体１の第１、第２表面電極３
ａ，３ｂ側を夫々ｉ，ｊとすると、このｉ，ｊ部
分は第２図からも分る通り直列接続されている。

そして、上記焦電検出体１の前方において人体
が矢印Ｍの如く通過すると、まず上記焦電検出体
１の第１表面電極３ａ側のｉ部分にて、人体から
放射された赤外線に基づいて入射赤外線量が変化
する。すると、このｉ部分に電荷が発生し、斯る
電荷による信号が上記出力端子１３から出力され
る。次いで、上記焦電検出体１の第２表面電極３
ｂ側のｊ部分にて入射赤外線量が変化する。この
場合も同様にして信号が上記出力端子１３から出
力される。そして、上記出力端子１３からの信号
は侵入検出用として用いられる。

一方、上記焦電検出体１は周囲温度が変化した
場合も斯る変化を検知して電荷を発生するが、こ
の場合上記出力端子１３から信号は出力されな
い。即ち、斯る周囲温度の変化は上記焦電検出体
１のｉ，ｊ部分の両方で同時に検知されるから、
ｉ，ｊ部分には互いに相殺しあう等量の電荷が同
時に発生し、従つて出力端子１３から信号は出力
されない。よつて、上記赤外線検出器は周囲温度
の影響を受けずに人体の侵入を検知できる。

しかし乍ら、上記赤外線検出器では、上記焦電
検出体１のｉ，ｊ部分の一方に入射赤外線による
熱エネルギが発生すると、斯る熱エネルギがｉ，
ｊ部分の他方にまで伝わる。これにより、人体の
侵入にて例えば焦電検出体１のｉ部分に人体から
の赤外線が入射した場合、勿論第１表面電極３ａ
には電荷が発生するが、同時にｉ部分に入射した
赤外線による熱エネルギｊ部分へ伝達してこの熱
エネルギに基づいてｊ部分にも幾分かは電荷が発
生する。従つて、ｉ部分に発生した電荷の一部が
ｊ部分で発生した電荷と相殺しあうから、出力端
子１３の出力する信号が小さくなりＳ／Ｎ比が低
くなると云う欠点がある。また、支持台としてセ
ラミツクス等の絶縁性支持台を用いる場合、第２
図に示す如く焦電検出体１のｉ，ｊ部分を直列接
続する際には何ら構造上問題はないが、上記ｉ，
ｊ部分の分極方向を互いに逆にし、かつ斯るｉ，
ｊ部分を並列に接続する際には裏面電極２をアー
ス等へ電気的に接続しなければならず、その接続
が困難となるという問題が生じる。

本発明は斯る点に鑑みてなされたもので、以下
本発明実施例赤外線検出器を第３図、第４図に基
づいて詳述する。尚、第１図及び第２図と同一部
分には同一符号を記してその説明を省略する。

１９ａ，１９ｂは互いに同形状を有する第１、
第２赤外線検出部である。該第１、第２赤外線検
出部において、２０ａ，２０ｂは夫々入射赤外線
変化量に応じて電荷を発生するタンタル酸リチウ
ム単結晶等で形成された厚さ約50μｍの第１、第
２焦電検出体で、該検出体は共に矢印ａ方向に分
極されている。２１ａ，２１ｂは夫々上記第１、
第２焦電検出体２０ａ，２０ｂの表面にニクロム
の真空蒸着により形成された第１、第２表面電
極、２２ａ，２２ｂは夫々上記第１、第２焦電検
出体２０ａ，２０ｂの裏面において同様にニクロ
ムの真空蒸着により形成された第１、第２裏面電
極、２３ａ，２３ｂは銅、燐青銅などからなる柱
状で金属性の第１、第２支持台、２５は上記第
１、第２支持台２３ａ，２３ｂの上面に酸エツチ
ングにより形成された深さ0.1〜0.2mmの凹部、２
６，２６、…は上記凹部２５の外周縁部２７に酸
エツチングにより形成された深さＤが0.05mm以上
で幅Ｗが0.3mm以上の通気溝である。そして、上
記第１、第２焦電検出体２０ａ，２０ｂは夫々第
１、第２裏面電極２２ａ，２２ｂが第１、第２支
持台２３ａ，２３ｂ上面に対向するようにして外
周縁部２７に銀ペーストなどの導電性接着剤２
４，２４にて固着されている。ここに、上記第
１、第２焦電検出体２０ａ，２０ｂは熱エネルギ
の散逸量が大である程出力低下を起こしてしま
う。殊に上述の如く上記第１、第２支持台２３
ａ，２３ｂが金属であると、第１、第２焦電検出
体２０ａ，２０ｂの出力低下は甚だしくなるが、
この場合上記第１、第２焦電検出体２０ａ，２０
ｂは中空の凹部２５により断熱されているからさ
ほど出力低下を生じない。２８は銅。燐青銅など
からなり第１、第２隅部２９ａ，２９ｂを有する
凸形状の金属性固定台で、上記第１、第２赤外線
検出部１９ａ，１９ｂは夫々第１、第２支持台２
３ａ，２３ｂが上記第１、第２隅部２９ａ，２９
ｂに位置決めされて上記固定台２８に導電性接着
剤にて固定されている。３０はセラミツクスから
なる絶縁台で、上記固定台は斯る絶縁台３０を介
して上記ヘツダ１０に固定されている。そして、
上記赤外線検出器の回路は第２図の通りである。

而して、上記構造において、第１、第２赤外線
検出部１９ａ，１９ｂは固定台２８上で互いに完
全分離しているため、上記凹部２５の有無に拘わ
らず、即ち第１、第２焦電検出体２０ａ，２０ｂ
から第１、第２支持台２３ａ，２３ｂへの熱エネ
ルギの散逸量（伝達量）の多少に拘わらず、第
１、第２焦電検出体２０ａ，２０ｂとの間での熱
エネルギの伝達は顕著に抑制される。更に、凹部
２５は通気溝２６，２６、…を介して外部と通じ
ているため、第１、第２焦電検出体２０ａ，２０
ｂに表裏面から加わる空気圧は一定となり、従つ
て第１、第２焦電検出体２０ａ，２０ｂは異常な
空気圧が加わらないから、異常圧力によるノイズ
発生を抑制できる。更に、第１、第２焦電検出体
２０ａ，２０ｂの間には従来の如き焦電検出体か
らなり、相互に熱エネルギが伝達するような部分
が削除されるから、それだけ焦電検出体を節減で
きる。

因に上記赤外線検出器の製造方法を第５図にお
いて説明する。まず、第５図Ａに示す如く、最終
的に分割されて第１、第２支持台２３ａ，２３ｂ
となる広面積の支持台原板２３を準備する。該原
板の上面には、予め凹部２５，２５…が互いに等
間隔で酸エツチングされていると共に最終的に分
割されて外周縁部２７，２７…の一辺となる隔壁
２７′，２７′…にも夫々通気溝２６′，２６′…が
酸エツチングされている。そして、第５図に示す
如く、裏面に裏面電極２２を真空蒸着してなり、
100〜200μｍの比較的厚さが大きい焦電体ウエハ
２０をその裏面電極２２を原板２３の上面に対向
させた配置にて導電性接着剤２４にて接着し、該
接着剤を加熱硬化する。この時、接着剤２４など
から有機化合物ガスが発生し、このガスは凹部２
５，２５…に充満するが、斯るガスは凹部２５，
２５…から顕著に排気される。即ち、次に第５図
Ｃに示す如く、ウエハ２０をその表面より研摩し
て該ウエハの厚みを約50μｍとした後に、ウエハ
２０の表面に第１、第２表面電極２１ａ，２１ｂ
を真空蒸着するのに先立つてウエハ２０周辺を真
空にするに、この場合凹部２５，２５…に充満し
たガスは通気溝２６′，２６′…を通つて外部へ排
気されるのである。従つて、次に、ウエハ２０を
研摩した後第１、第２表面電極２１ａ，２１ｂを
真空蒸着する場合、上記ガスはウエハ２０周辺か
ら充分に排気されているので、第１、第２表面電
極２１ａ，２１ｂはガスの影響を受けずに充分な
蒸着力の下に蒸着される。次いで、第５図Ｃでの
一点鎖線で示す位置でウエハ２０などをダイシン
グすると、第１、第２赤外線検出部１９ａ，１９
ｂが形成される。そして斯る第１、第２赤外線検
出部１９ａ，１９ｂを固定台２８に固定して該固
定台を上記基板６と共にヘツダ１０に固定し、そ
の後所定の結線をしてキヤツプ９を被せると上記
赤外線検出器が得られる。

第６図は本発明他の実施例を示し、第３図、第
４図の赤外線検出器と相違する処は、第１、第２
焦電検出体２０ａ，２０ｂの分極方向が矢印ａ，
ｂで示す如く互いに逆になり、更に第１、第２表
面電極２１ａ，２１ｂが共にFET１８のゲート
に接続され且つ固定台２８が直接ヘツダ１０に固
定されている点にある。そして、第１、第２焦電
検出体２０ａ，２０ｂは第７図に示す回路からも
分る通り各々の発生する電荷が相殺されるように
並列接続されている。

尚、このように第１、第２焦電検出体２０ａ，
２０ｂが並列接続された構造であると、上述の如
き直列接続された場合に較べて、FET１８前段
では白色ノイズの発生要素となるインピーダンス
が小となるから、白色ノイズを顕著に抑制でき
る。更に、第１、第２焦電検出体２０ａ，２０ｂ
のインピーダンスの内、容量だけを考慮すると、
並列接続構造の方が直列接続構造に較べてFET
１８前段での容量が大となり、従つて例え第１表
面電極２１ａと第１裏面電極２２ａとの間、及び
第２表面電極２１ｂと第２裏面電極２２ｂとの間
で突発的ノイズ所謂ポツプコーンノイズが発生し
ても斯るノイズは充分に平滑されるから実質的な
ノイズ低減となる。よつて、並列接続構造の方が
Ｓ／Ｎ比が向上する。又、並列接続構造の赤外線
検出部を製造するに、第１赤外線検出部１９ａは
上記直列接続構造の赤外線検出器の製造時に同時
に得ることができ、第２赤外線検出部１９ｂも同
様の方法で得ることができる。

以上の説明から明らかな如く、本発明赤外線検
出器では、支持台を金属性としているので支持台
自身を電流通路として使用でき、従つて各焦電検
出体を並列接続することも簡単に行なえる。ま
た、焦電検出体だけでなく支持台をも分離する構
成となつているので良熱伝導の金属性支持台を採
用しているにも拘わらず焦電検出体間の熱エネル
ギの伝達を抑制でき、従つてＳ／Ｎ比を顕著に向
上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は既に提案された赤外線検出器の断面
図、第２図は同回路図、第３図は本発明赤外線検
出器の断面図、第４図は同支持台の斜視図、第５
図Ａ乃至Ｃは同製造方法を示す工程別図、第６図
は本発明他の実施例赤外線検出器の断面図、第７
図は同回路図である。 １９ａ，１９ｂ……第１、第２赤外線検出部、
２０ａ，２０ｂ……第１、第２焦電検出体、２３
ａ，２３ｂ……第１、第２支持台。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一対の電極を有する少なくとも２つの焦電検
   出体と該検出体の一方の電極側が導電性接着剤に
   よつて固着され互いに離間配置された少なくとも
   ２つの柱状の金属性支持台と、該支持台に導電性
   接着剤によつて固着された金属性固定台と、収納
   体とを備え、 前記焦電検出体が固着された前記支持台を前記
   金属性固定台上に離間配置して前記収納体内に収
   納することにより前記少なくとも２つの焦電検出
   体間の熱エネルギの伝達を抑制することを特徴と
   する赤外線検出器。