JPH04257279A - 焦電型赤外線検出器 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、焦電型赤外線検出器に
関し、さらに、詳細にはその検出器に使用される検知素
子の支持方法及び検知素子の導電接続方法に特徴を有す
る焦電型赤外線検出器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、分極変化に着目した焦電効果
が知られていた。自発分極のある強誘電体に赤外線を入
射させてこの入射赤外線の熱エネルギー変換に伴う分極
変化による焦電流を測定することにより入射赤外線を検
出する焦電型赤外線検出器として利用されてきた。

【０００３】例えば、赤外線検出器として実開昭５５−
３０８５７がある。この焦電型赤外線検出器の部分構造
が図１０に示されている。この焦電型赤外線検出器の検
知素子２は強度補強と素子の変換効率を上げるためにア
ルミナ基板６上に載置されている。アルミナ基板６には
その中央部に放熱穴７が設けられている。放熱穴７は入
射赤外線の熱作用で検知素子２に発生した熱の放散及び
アルミナ基板６の熱容量を小さくすることを目的とし、
焦電型赤外線検出器の時間的な応答性を早めるためのも
のである。

【０００４】ステム端子４、ステム端子５はアルミナ基
板６の両端部に垂直に挿入固着されている。検知素子２
の上、下面には電極３、３がそれぞれ施され、ワイヤー
１によりステム端子４、５に接続されそれら端子から焦
電型赤外線検出器の出力が取り出される。検知素子２の
周辺部はアルミナ基板６に接着固定してある。

【０００５】他の焦電型赤外線検出器として実開昭５７
−８４４４７がある。この焦電型赤外線検出器の部分構
造は図１１に示されている。図１０のものと類似した構
造のものであるが、この焦電型赤外線検出器の検出器は
アルミナ基板６上に回路電極９が形成され、この回路電
極９上に導電性接着剤８を２箇所宛塗布し検知素子２の
電極面と電気的に接続する。この際に検知素子２と回路
電極９の間は接着剤で固着させるものである。導電性接
着剤８は前記と同様に入射赤外線の熱作用の効率化と検
知素子２の熱容量を小さくすることを目的として使用さ
れている。

【０００６】この他、実開昭６２−１０２１３２では、
基板上に導電接着部を４点設けその上に検知素子を載置
したものである。導電接着部の厚さを略等しくなるよう
に設け、検知素子は基板との間隙を一様になるよう支持
され、かつ、電気的な接続がなされている。また、実開
昭５９−７１１３９では、基板上にオーバーコートガラ
スを焼き付け、また、マウント台をオーバーコートガラ
スの一部に一定の高さに隆起させてある。検知素子の周
辺部はこのマウント台により支持されている。同様な構
成が特開昭６１−１９３０３０にも認められる。基板上
に断熱パターンを形成しその表面に導電性接着剤を塗布
し、さらに、その上に検知素子を載置し電気的接続及び
素子の支持をなしたものである。

【０００７】しかしながら、図１０にあっては、検知素
子２とアルミナ基板６がその周辺部で接着固定している
ため、検知素子２からの熱放散が大きくなり、かつ、熱
放散の制御が難しい欠点があった。なおここで、注意す
べきは、検知素子２からの熱放散は小さい方が優れてい
るということは正確ではない。この熱放散は焦電型赤外
線検出器の構造によって決定され、図１０では検知素子
２とアルミナ基板６の接触面積が広く、図１１に比べて
熱放散は大きくなる。このことは接触面積が固定され熱
放散の制御が難しい欠点があった。

【０００８】また、図１１にあっては、検知素子２と回
路電極９の間の間隔を一定に保持するには、これらにス
ペーサ等の保持具を必要とした。さらに、検知素子２か
らの熱放散を制御するためには、導電性接着剤８の塗布
量を変化させることにより可能となるが、接着剤の硬化
前に生ずる粘度低下で接着剤の保形性低下を生じ、平面
的に広がってしまい、安定した導電性接着剤による電気
接続、一定した接着面積、接着厚さの制御が困難であり
実用的でなかった。

【０００９】さらに、他の３つの公知例にあっても、導
電接着部の厚さを一様にするためにはスペーサ等の治具
を必要とし検知素子２とアルミナ基板６との平行度を一
定としたり、導電接着部の接着面積を均一とすることが
困難で実用的でなかった。

【００１０】なお、検知素子２のアルミナ基板６との平
行度は焦電型赤外線検出器の視野を決定する。このため
前述したスペーサ等の保持具は、検出器の表面窓部分（
フィルター等を含む。）と検知素子の横断面での平行度
を保つ必要から用いられ、実質的には検知素子２のアル
ミナ基板６との平行度を充足させるために利用されてい
た。しかしながら、上記平行度達成のため接着剤の平面
的な広がりが生じ一定した接着面積の実現が難しく熱放
散の制御が困難であった。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記欠点を解
消し、検出素子の構成、構造に合致した熱放散の制御を
容易にし熱放散バランスが取れ、しかも、簡単な構成に
より検知素子とアルミナ基板との平行度を充足させつつ
導電性接着剤の平面的な広がりを抑制する検知素子支持
及び検知素子導電接続方法の使用により組み立てられた
焦電型赤外線検出器を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、焦電型赤外線
検出器において、基板上に焦電検知素子の対向電極に接
続される回路電極を設け、前記基板上に複数の絶縁性台
座を回路電極を挟持して固着し、前記複数の台座間に導
電性接着剤を塗布し、検知素子を台座上に載置し接着硬
化させることを最も主要な特徴とする。また、前記基板
はアルミナ基板であり、前記絶縁性台座は熱伝導率が導
電性接着剤より小さな絶縁性樹脂である場合、絶縁性樹
脂を印刷または定量分注で塗布し硬化させた場合に効果
的な焦電型赤外線検出器を提供できる。

【００１３】

【作用】本発明によれば、検知素子の支持は絶縁基板、
例えばアルミナ基板上に設けた台座により画一的にでき
、検知素子とアルミナ基板との間隙を平行で、一定にし
たアルミナ基板への検知素子の組立ができる。検知素子
と回路電極間の電気接続を導電性接着剤で行うが、複数
の台座と検知素子との間隙に略定量の接着剤分注が可能
となることから、検知素子からの熱放散バランスが安定
してバラツキを解消させた導電性接着剤の塗布を最適に
制御した焦電型赤外線検出器となる。

【００１４】

【実施例】実施例について図面を参照して説明すると、
図１は本発明の焦電型赤外線検出器の要部の平面図、図
２は図１の要部断面図である。図において、焦電型赤外
線検出器は平板上に形成した絶縁基板、例えばアルミナ
磁器からなるアルミナ基板６上に固定された点線で示す
検知素子２を備えている。検知素子２からの検出器出力
は回路電極９から取り出される。アルミナ基板６には銀
、パラヂウムからなる薄膜の回路電極９が焼き付けられ
ている。

【００１５】さらに、台座１０がアルミナ基板６上に回
路電極９を挟んで円形、楕円、正方形または長方形等の
形状に形成される。台座１０はアルミナ基板６上に樹脂
等からなるチキソトロピックな性質を有する絶縁性樹脂
をスクリーン印刷またはディスペンサ等の分注手段によ
り塗布する。また、他の手段を利用して付着、配置する
等して形成することも可能である。塗布の場合は乾燥、
固化させる。絶縁性樹素子２とアルミナ基板６との間隔
を決定するので０．１〜０．３ｍｍ程度に選定する。

【００１６】また、アルミナ基板６の中央付近には放熱
穴７が形成されている。この大きさは検知素子２の性能
、厚さ、大きさ等により決定すべきである。例えば、ア
ルミナ基板６の厚さ、大きさにより熱容量が求められれ
ば、放熱穴７のサイズも決定される。放熱穴７は入射赤
外線の熱作用で検知素子２に発生した熱の放散及びアル
ミナ基板自体の熱容量を小さくすることが可能で、焦熱
型赤外線検出器の時間的な応答性は放熱穴７のサイズの
増加により早めることができる。

【００１７】検知素子２は導電性接着剤８により固着さ
れる。この実施例では略８角形のアルミナ基板６上に点
線で示された長方形の検知素子２が示されている。アル
ミナ基板６には台座１０、１０が配置された後、導電性
接着剤をそれらの間にディスペンサ、スタンピング等の
手段により分注塗布され、検知素子２をその上に載せ台
座１０の高さに圧着保持しつつアルミナ基板６に接着さ
れる。導電性接着剤としてはチキソトロピックな性質を
持つものが良い。例えば、金属粉末含有樹脂接着剤の使
用が可能である。

【００１８】チキソトロピー性を有することは導電性接
着剤として応力を加えるまで保形性を維持でき、塗布時
に近い形状を維持できるからである。このためディスペ
ンサ等で容易に定量分注ができる。さらに熱、圧力等の
応力を加えることで流動性を与え接着硬化を実現する。 台座１０、１０は検知素子２とアルミナ基板６との間隙
を一定に保ち、両者の平行度を維持し、また安定的に検
知素子２を支持できるスペーサの役割を果たす。

【００１９】台座１０に使用する樹脂としては使用する
導電性接着剤との間に顕著な熱伝導率に差を持たせるこ
とができる。例えば、導電性接着剤として銀粉末含有エ
ポキシ樹脂からなる導電性接着剤８と、絶縁性樹脂とし
てエポキシ樹脂からなる台座１０により形成すると熱伝
導率の両者の比は約２対１とすることができる。この結
果検知素子２からの熱放散を大きく減少でき、主として
導電性接着剤８を通しての熱放散が行なわれる。

【００２０】なお、熱放散は他に焦電型赤外線検出器全
体としての熱容量に依存することからこれらの構成部品
である検知素子の形状、物性やアルミナ基板との支持、
電気接続、アルミナ基板自体の材質、支持方法、回路電
極パターンの形状、厚さ、材質、ハンダ量等を考慮した
設計をすべきである。台座１０は検知素子２の両端にそ
れぞれ複数個、例えば２、４、６個程度、望ましくは２
個設ける。合計して両端で２対の４個により検知素子２
を支持する。

【００２１】図３は他の実施例で焦電型赤外線検出器の
要部断面図である。図２の検出器に対し導電性接着剤８
の塗布量を変化させた場合のアルミナ基板６に検知素子
２を載置した場合である。図２では導電性接着剤の塗布
状態が略台形断面に示され図３より塗布量を少なくした
場合である。

【００２２】図４は導電性接着剤８を台座１０、１０の
間に塗布した検知素子２の接着前状態図である。導電性
接着剤の外形はパラメータ（Ｃ）で示される。図５は導
電性接着剤８が台座１０、１０に検知素子２を圧着させ
た状態（検知素子２を取り除いた状態で示す。）で導電
性接着剤はチキソトロピックな保形状態から応力により
流動性が生じ（粘度低下）、さらに熱による流動性の増
加も加味され、表面張力により台座１０、１０により抑
制された範囲での広がりを示す。なお、図９に後述する
ように、導電性接着剤の塗布径については本発明と従来
方法による接着剤の硬化前後の径変化の説明が示されて
いる。図５では絶縁性樹脂からなる台座１０を設けてい
ない場合の導電性接着剤の外径はパラメータ（Ｃ）で示
される。これに対し、絶縁性樹脂台座を設けた場合に検
知素子２を接着した後での導電性接着剤の広がりをパラ
メータ（Ｃ′）とすると、Ｃ′はＣより小となる。

【００２３】図３に示すように導電性接着剤を多くする
とチキソトロピック性をもつ接着剤は熱、圧着による応
力を加えることにより粘度を低下させ表面張力により台
座１０、１０間と検知素子２の間隙に満たされるが、平
面的な広がりは示さず、略垂直面への厚みをもった広が
りとなる。このように台座１０、１０はこのときの導電
性接着剤の粘度低下による平面的な広がりを規制し略一
定した接着構造を実現する。検知素子２の熱放散は導電
性接着剤の接着面積が大きく取れ、熱放散の効果も大き
く、しかも、バラツキを抑制することになる。

【００２４】図８は焦電型赤外線検出器の電圧感度特性
を示す。縦軸は検知素子の電圧出力の相対値を取り、横
軸は導電性接着剤塗布量の相対値を取ってある。塗布量
の値が１のとき、検知素子の電圧出力の値を１とすると
、導電性接着剤塗布量の変化に対し、検知素子の電圧出
力の変化が相対値で示される。この図から塗布量で前後
５０％程度の変化は、検知素子感度を８％程度低下させ
ることが確認された。したがって、塗布量を制御するこ
とにより検知素子の感度を最大にすることが可能となる
。焦電型赤外線検出器全体の熱放散バランスはこれら導
電性接着剤の塗布量及び検知素子２との接着面積に依存
する。最適な塗布量、接着面積を台座１０、１０、導電
性接着剤８及び検知素子２との組み合わせにより達成で
きる。

【００２５】図６は検知素子２の形状を変化させた他の
実施例を示す要部平面図、図７はその要部断面図である
。複数の台座１０は検知素子２の角部分による支持及び
アルミナ基板６との間隔の一定化を図るための形状を用
いた。図７に示すようにアルミナ基板６上に台座１０を
検知素子２の角部分に各２個宛設けてある。台座１０の
高さは検知素子２の接着位置を考慮し、前述の実施例よ
りやや大とした。図では検知素子２の厚みの略半分程度
とし、鍋ないし半月形状断面に形成した。このようにす
ることにより検知素子２の角部分は鍋ないし半月形状断
面に形成した山の途中で支持することが可能となる。

【００２６】また、台座１０の形状については任意に設
定可能である。例えば、検知素子２の角部分のみ鍋ない
し半月形状断面にアルミナ基板６と検知素子２との間隙
を一定とするための平面的な切り込み台座に形成すると
良い。検知素子２はこの平面部分に載置され、それより
高い鍋ないし半月形状断面の山部分で位置のずれを抑え
、かつ、アルミナ基板６と検知素子２との間隙の一定化
を図ることが可能となる。

【００２７】図９は導電性接着剤の塗布径について本発
明と従来方法による接着剤の硬化前後の径変化の説明図
である。図に示すように絶縁性樹脂からなる台座１０、
１０間に塗布された導電性接着剤の塗布外径をパラメー
タ（Ｃ）とし、同様に、従来方法による台座のない場合
の導電性接着剤外径をパラメータ（Ｃ′）とした。横軸
は導電性接着剤の塗布径の変化、縦軸は導電性接着剤の
硬化した後の外径パラメータ（硬化後径Ｃ″）の変化を
示す。実施例を実線、従来方法による場合は点線で示し
てある。接着剤の塗布及び硬化後の径の差異は実施例で
は約７．５％の減少であった。これは２個の台座により
接着剤が垂直方向への広がりに留まり、水平方向への広
がりを抑制する効果があるからである。

【００２８】これに対し、従来方法は絶縁性樹脂からな
る台座を用いない例で、硬化に際し導電性接着剤自体の
圧縮を行わない場合である。結果は上記径の差異で約１
２．５％の増加となった。両者の差異は合計で２０．０
％に達する。この結果、実施例にあっては検知素子２に
対する接着を実施した場合には従来に比し顕著な効果が
期待されるものである。

【００２９】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、検知
素子の支持安定性にバラツキがなく、検知素子からの熱
放散が導電性接着剤の塗布量により最適に制御された焦
電型赤外線検出器を提供でき、しかも、信頼性が高く製
造の容易で量産性に優れ、高価な導電性接着剤の使用量
を少なくした低コストの焦電型赤外線検出器を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の焦電型赤外線検出器の一実施例の要部
平面図である。

【図２】本発明の焦電型赤外線検出器の一実施例の要部
断面図である。

【図３】本発明の焦電型赤外線検出器の他の実施例の要
部断面図である。

【図４】導電性接着剤を塗布した接着前状態図である。

【図５】導電性接着剤の接着後の抑制された範囲での広
がりを示す接着後の状態図である。

【図６】本発明の焦電型赤外線検出器の別の他の実施例
の要部平面図である。

【図７】本発明の焦電型赤外線検出器の別の他の実施例
の要部断面図である。

【図８】本発明の焦電型赤外線検出器の導電性接着剤塗
布量に対する電圧感度特性図である。

【図９】導電性接着剤の塗布径について本発明と従来方
法による接着剤の硬化前後の径変化の説明図である。

【図１０】従来の焦電型赤外線検出器の要部断面図であ
る。

【図１１】従来の他の焦電型赤外線検出器の要部断面図
である。

【符号の説明】

２　　　　検知素子 ６　　　　アルミナ基板 ７　　　　放熱穴 ８　　　　導電性接着剤 ９　　　　回路電極 １０　　絶縁性樹脂または台座

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　放熱穴を有する基板上に導電性接着剤
   で固着され、受光面に共通電極、他方の面には共通電極
   に対向した１対の対向電極をもつ焦電検知素子からなる
   焦電型赤外線検出器において、前記基板上に前記対向電
   極に接続される回路電極を設け、前記基板上に複数の絶
   縁性台座を回路電極を挟持して固着し、前記複数の台座
   間に導電性接着剤を塗布し、前記検知素子を前記台座上
   に載置し接着硬化させることを特徴とする焦電型赤外線
   検出器。
2. 【請求項２】　　前記基板はアルミナ基板からなり、前
   記絶縁性台座は熱伝導率が前記導電性接着剤より小さな
   絶縁性樹脂である請求項１記載の焦電型赤外線検出器。
3. 【請求項３】　　前記絶縁性台座は絶縁性樹脂を印刷ま
   たは定量分注で塗布し硬化させた請求項１または２記載
   の焦電型赤外線検出器。