JPH0511472Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の分野〕 本考案は、支持面（supporting surface）を持
つ基板と、２つの電極間にサンドイツチ状に挟ま
れたパイロ電気素子（pyroelectric element）
と、該パイロ電気素子を、支持面上に但しそれと
は間隙を置いて支持するための支持手段と、上記
電極の１つに電気的に結合している回路素子を少
なくとも１つ持つ回路網（circuit arrangement）
とを有し、該回路網はパツケージとしてカプセル
化され、該パツケージは、回路網と電気的に接続
している突出した複数の導電固体導体
（protruding conductiverigid leads）を持つて
成る赤外放射検出器に関する。

赤外放射検出器は、例えば不法侵入者警報装置
の中に使用できる。侵入者が存在することを検出
できるのは、侵入者が移動赤外放射源だからであ
る。侵入者が発する赤外放射は検出器で電気信号
に変換され、それが警報機を作動させる。

〔従来の技術〕

環境の有害な影響から検出器を隔離して低周波
でも最高の性能を発揮させるために、パイロ電気
素子は支持面から空間的に離して搭載するのが普
通である。これによつて、検出器のその他の部分
からパイロ電気素子への熱伝播を最小限にし、熱
時定数を長くする。

基本的な赤外放射検出器では、２つの電極間に
サンドイツチ状に挟まれた単一のパイロ電気素子
を有するであろう。パイロ電気素子は比較的高い
インピーダンスを持つので、増幅器段又はインピ
ーダンス整合手段として機能する電界効果トラン
ジスタ（FET）の形をとる回路素子を有するの
が一般的であつて、該FETのゲートは２つの電
極の一方に結合している。

もつと精巧な検出器において、パイロ電気素子
にごく接近して同一外覆内に回路網が置かれる
と、その回路構成はさらに複雑になる。例えば英
国特許第GB 1580403号（これは日本国特許第
1417494号と同等のものである）の開示する検出
器では、入力輻射の大きな変化又は突然の変化が
もたらす過剰電圧からFETのゲートを防護する
ための非線形回路網が含まれている。

この英国特許明細書の記すところによれば、パ
イロ電気素子はＵ字形の台座によつてヘツダの支
持面からは間隙を置いて保持され、パイロ電気素
子にごく接近して位置する回路素子はカプセル化
されていないチツプである。これらのチツプへの
種々の電気接続がワイアのボンデイングによつて
なされている。

〔考案が解決しようとする課題〕

ところが残念なことに、ワイヤ・ボンデイング
の技術はこれを精密に実施することが高価かつ困
難であり、従つて有効なボンデイングを施した検
出器の歩留りは望ましくない程に限定される可能
性がある。

さらにまた、カプセル化されていないチツプを
使用することにより生じる問題点がもう１つあ
る。それは、チツプに対してある種の望ましい試
験を実施するのが困難だという点である。例え
ば、回路素子の低漏洩電流や低電圧雑音の測定が
困難になる。しかしこれらの試験はチツプを検出
器に組み込んだ後でも実行できるが、その場合に
は検出器が事実上完成するまで不適切なチツプを
見分けられないという不都合がある。つまり、チ
ツプの試験が後の段階でなされると、不適切なチ
ツプがあればそれを不合格にするだけでは済ま
ず、それを含む検出器全体を棄てなければならな
いので、余分な費用が掛かつて不経済である。

〔課題解決の手段〕

本考案によれば、支持面を持つ基板と、２つの
電極間にサンドイツチ状に挟まれたパイロ電気素
子と、該パイロ電気素子を、支持面上に但しそれ
とは間隙を置いて支持するための支持手段と、上
記電極の１つに電気的に結合している回路素子を
少なくとも１つ持つ回路網とを有し、該回路網は
パツケージとしてカプセル化され、該パツケージ
は、回路網と電気的に接続している突出した複数
の導電固体導体を持つて成る赤外放射検出器が、 上記回路網パツケージは上記支持面上に配置さ
れ、また、上記導電固体導体のうちの少なくとも
１つが、パイロ電気素子を搭載し且つこれを支持
し、それにより支持面からは間隙を保つための支
持手段として機能し、上記支持手段はさらに絶縁
柱状部をも有し、パイロ電気素子を支持している
固体導体は少なくとも支持面に対し直立する方向
の主要部と上記パツケージから遠い側の終端部と
を持ち、終端部は主要部に対し横向きであり、パ
イロ電気素子は該終端部に装着してあることを特
徴とする。

パイロ電気素子を支持するためにカプセル化さ
れたパツケージの導電固体導体を用いることによ
り、回路素子とパイロ電気素子との電気的接続は
ボンデイングされたワイアの必要無しに達成でき
る。そうすることによつて、出来上がつた検出器
のワイア・ボンデイング箇所数を相当減らすこと
ができ、また後述のように、場合によつてはワイ
ア・ボンデイングを全く用いない検出器を作り出
すこともできる。これは製造工程をより単純かつ
正確なものとすることができるので、その結果、
製造原価の低減と歩留りの向上をもたらして最終
的に結果器の価格の低下に寄与する効果がある。

突出した導電固体導体を持つパツケージ内に収
容するカプセル化された回路網を用いることは、
２つの点で有利である。まず第一に検出器の組立
てが簡単になり、二番目に回路網は上記のような
種々の試験を行い易いので、不適当な回路網を見
分けて検出器に組み込む前に棄てることができ
る。その結果、使える結果器の歩留りが向上す
る。

パイロ電気素子はその一端を導電固体導体で支
持することができ、またもう一方の端はこれを支
持する別の柱状部で支持することができ、これら
は上述の従来技術の検出器に使われる台座に比べ
て、十分小形であり従つて廉価である。

カプセル化するパツケージはいわゆる超小型
（microminiature）パツケージと呼ばれるもの
で、それは基本的に、１個又は複数個の回路素子
をもつ回路網をカプセルに包み込むプラスチツク
素材の小さいブロツクである。該パツケージの側
面から延びる導電導体は適切なやり方で回路網に
電気的に結合する。また該パツケージには２つの
主表面があり、該導電導体はその主要部分がそれ
を横断して延びており、更に該導体は接続のため
に主表面の１つから突出している。今までのやり
方では、超小型パツケージを搭載するのにはこれ
らの導体を支持面の方へ向けて延ばしたのであ
る。その場合支持面というのは多分例えば印刷回
路基板であろう。そして超小型パツケージの導体
は回路基板上の適当な導線に接続される。これに
反して本考案の検出器に超小型パツケージを使用
する場合には、後述するように導電導体が支持面
から離れる方向に延びる。在来の搭載方法と対比
すれば、本考案では超小型パツケージは実質的に
上下逆さまになつている。

検出器はパイロ電気素子を１つ又は直列に接続
して２つ有することができる。そんなパイロ電気
素子を２つ持つ検出器は通常「デユアル」検出器
と呼ばれ、それは両方のパイロ電気素子に共通の
１つの電極を持つか又は一方のパイロ電気素子の
電極が他方のパイロ電気素子の電極と電気的に結
合しているかである。今までのデユアル検出器で
はこれらの電極は支持面の方へ向けられていたの
に対し、本考案の検出器では支持面と反対の方へ
向けられている。

以下、図面により本考案の実施例を説明する。

〔実施例〕

第１図に示す赤外放射検出器はデユアル検出器
で、２つのパイロ電気素子１，２を有し、それら
は、例えばランタン（La）とマンガン（Mn）を
ドープしたチタン酸ジルコン酸鉛のようなパイロ
電気素材でできた２つの別々の物体から形成され
る。該素材については英国特許出願第GB
1504283号に記載がある。各パイロ電気素子１，
２の大きさは２mm×１mm×0.15mmで、それぞれ２
つのニクロム電極３ａ，３ｂ及び４ａ，４ｂでサ
ンドイツチ状に挟まれている。一番上の電極３
ａ，４ａは、検出器が反応すべき波長の赤外放射
に対してほぼ透明である。電極３ａ，３ｂ，４
ａ，４ｂはパイロ電気素子１，２の主表面の大部
分を覆つている。またこのパイロ電気素子１，２
は、３つの導体をもつヘツダの形態の外覆５（こ
れは通常のT0−５の外形をもつものでよい）の
基台から間隙を置いて設ける。該３つの導体のう
ちの２つ６ａ，６ｂはヘツダ５を貫通してそれぞ
れヘツダ５のほぼ平坦な面８上に突出する支柱７
ａ，７ｂを形成し、一方、３番目の導体６ｃは面
８に導電的に結合する。

パイロ電気素子１，２は、支持手段によつては
ほぼ平坦な面８とは間隙を置いて保持される。こ
の支持手段は導電固体導体９，１０及び柱状部１
４，１５を含む。導体９，１０は、いわゆる超小
型パツケージ１３（これは基本的に回路網をカプ
セル収容したプラスチツク素材の小さい直方体の
ブロツクである）の側面から突出している。この
実施例では回路網は１つの電界効果トランジスタ
Ｔ及び２つのダイオードＤ１，Ｄ２を持ち、その
接続は第２図に示す通りである。このパツケージ
は、その２つの相対する側面から対称に延びるそ
れぞれ２つの条片状（tab−like）の導体を持つ
４導体端子デバイスであつて、その大きさは2.85
mm×1.25mm×0.8mm程度である。パツケージ１３
は、その主表面の１つをエポキシ接着剤を使つて
面８に固着し、突出している固体導体９，１０，
１１，１２は面８から離れる方向に延びるように
する。

各固体導体９，１０，１１，１２の主要部９
ａ，１０ａ，１１ａ，１２ａはこれを脚部と呼
び、面８に対して直立する方向を向くこれらの脚
部は、超小型パツケージ１３の上の面の上方に延
びる。また、固体導体９，１０，１１，１２のパ
ツケージ１３から遠い側の終端部９ｂ，１０ｂ，
１１ｂ，１２ｂはこれを足部と呼び、脚部に対し
て横向きで面８に対してほぼ平行な方向に延び
る。このようにしてパイロ電気素子１，２の電極
３ｂ，４ｂをそれぞれ足部９ｂ，１０ｂ上に、例
えばAblebond36/2（登録商標、米国Ablestik
Laboratoriesから発売）のような導電接着剤を使
つて固定装着する。

電極３ｂ，４ｂはそれぞれ柱状部１４，１５に
も装着される。柱状部１４は例えば高密度アルミ
ナのようなセラミツクの絶縁素材で造られ、これ
に対し柱状部１５は導電性のものとする。実際に
は、柱状部１５も絶縁素材で造つてから、例えば
金で導電被覆するというのでもよい。更にまた、
２つの別々の柱状部の代わりにブロツクの形状を
した単一の絶縁柱状部を用いて、電極４ｂが面８
と電気的に結合するようにその部分だけを導電被
覆する、というのでもよい。その場合には、該ブ
ロツクの絶縁部分によつて電極３ｂはヘツダの基
台から隔離されている。こうしてパイロ電気素子
２の電極４ｂは面８と導電的に結合し従つてヘツ
ダ５の導体６ｃに導電的に結合する。

電極３ａと４ａとは例えば金で作つた導電性箔
ストラツプ１６で電気的に結合している。このス
トラツプ１６は電極３ａ，４ａに導電接着剤を使
つて固着され、電極４ｂも同じようにして柱状部
１５に固着している。電極３ｂと柱状部１４との
接着は非導電性のエポキシ接着剤を使つてなされ
る。

超小型パツケージ１３のパイロ電気素子を支持
する方ではない２つの固体導体１１，１２は、そ
れぞれ支柱７ａ，７ｂを介してヘツダ５の導体６
ａ，６ｂに導電的に結合している。この接続は金
属（例えば金）箔ストラツプ１７，１８によつて
なされる。ストラツプ１７は支柱７ａと固体導体
１１の足部１１ｂとを結合し、同じくストラツプ
１８は支柱７ｂと固体導体１２の足部１２ｂとを
結合し、これらのストラツプ１７，１８は導電接
着剤を使つて固着されている。

ストラツプ１６，１７，１８としては、金属箔
を用いる代わりに金属棒やワイアを用いてもよ
い。

パツケージ１３中の回路素子及びそれらの種々
の接続によつて設定される電気的回路が第２図に
示されている。パイロ電気素子１，２は通常通り
キヤパシタで表される。この回路網の更に詳細に
ついては、英国特許出願第GB 1580403号を参照
されたい。簡単に云えば、このダイオード配置は
電界効果トランジスタＴ（これがインピーダンス
整合回路の一部を形成する）のゲートを過剰電圧
から保護して、周囲温度の大きな変化により生じ
るパイロ電圧を漸次制限するのである。

パイロ電気検出器は、既知のやり方で普通の被
覆部材（図示されていない）をヘツダ５の縁に取
り付けることにより完成する。この被覆部材には
赤外放射に対して透明な窓が設けられている。

これまで述べてきたのは、パイロ電気素子の２
つの別々の物体から形成される２つのパイロ電気
素子を有するデユアル検出器についてであつた。
これの代替案として、第３図に示すような、２つ
のパイロ電気素子が単一の共通パイロ電気体１０
１により形成され、該共通パイロ電気体１０１は
１番目の主表面上に２つの電極１０２，１０３を
持ち、反対側の２番目の主表面上に単一の共通電
極１０４を持つ、というものがある。この単一の
共通パイロ電気体が、第１図の別々のパイロ電気
素子１，２の代わりになるのである。この場合に
は、電極１０２，１０３がヘツダ５の面８の方を
向き、電極１０４が面８とは反対の方を向くこと
になる。電極１０２，１０３が超小型パツケージ
１３の固体導体９ｂ，１０ｂと柱状部１４，１５
とにそれぞれ固定装着されることは前に述べたの
と同様である。

本考案はまた、２つの電極間に同じようにサン
ドイツチ状に挟まれている単一のパイロ電気素子
を持つ赤外放射検出器にも応用できる。もしその
ようなパイロ電気素子が上述の超小型パツケージ
と共に用いられるならば、パツケージ１３の導体
９ａが該パイロ電気素子をその一端で支持し、導
電的な柱状部（例えば導電被覆した柱状部）がも
う一方の端を支持する。下側の電極は固体導体９
と導電的な柱状部とに導電的に固着され、上側の
電極はパツケージ１３の固体導体１０と導電的に
結合する。この接続は導電性箔のストラツプを使
つて行うことができる。パツケージ１３のそれ以
外の導体１１，１２は上述したようにヘツダの支
柱に接続される。

パツケージが上記と異なる回路網を含むことも
勿論可能である。例えば、それは電界効果トラン
ジスタのような回路素子をただ１つ持つだけかも
知れない。その場合には該パツケージから延びる
導電導体の数は僅か３つであつて、それらは該ト
ランジスタのゲート、ソース、及びドレインにそ
れぞれ接続する。ゲートに接続する導体は単一の
パイロ電気素子を支持するのに用いることがで
き、該パイロ電気素子の下側の電極が該導体に導
電的に固着する。ソースに接続する導体及びドレ
インに接続する導体は前と同様にヘツダの支柱に
接続される。そして該パイロ電気素子はゲートに
接続する導体と反対の端では絶縁柱状部で支持さ
れる。そうすると該パイロ電気素子の上側の電極
とヘツダの基台との間は導電的に接続されなけれ
ばならない。その接続はワイア・ボンデイングの
形態によることがあるが、電極もヘツダも接触面
積が比較的大きいので、このボンデイングのため
の正確な位置決めにさほどの困難は無い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案による赤外放射検出器のほぼ
実寸大の斜視図であり、第２図は、本考案による
赤外放射検出器の回路網を示す図であり、第３図
は、第１図の検出器のパイロ電気素子に対する代
替案を上から観た平面図である。 １，２……パイロ電気素子、３ａ，３ｂ……パ
イロ電気素子１の電極、４ａ，４ｂ……パイロ電
気素子２の電極、５……３つの導体を持つヘツダ
（外覆）、６ａ，６ｂ，６ｃ……ヘツダ５の３つの
導体、７ａ，７ｂ……ヘツダ５の導体６ａ，６ｂ
が突出した支柱、８……ヘツダ５のほぼ平坦な
面、９，１０，１１，１２……導電固体導体、９
ａ，１０ａ，１１ａ，１２ａ……導電固体導体
９，１０，１１，１２の主要部（脚部）、９ｂ，
１０ｂ，１１ｂ，１２ｂ……導電固体導体９，１
０，１１，１２の終端部（足部）、１３……超小
型回路網パツケージ、１４，１５……柱状部、１
６，１７，１８……導電性箔ストラツプ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 支持面を持つ基板と、 ２つの電極間にサンドイツチ状に挟まれたパ
   イロ電気素子と、 該パイロ電気素子を、支持面上に但しそれと
   は間隙を置いて支持するための支持手段と、 上記電極の１つに電気的に結合している回路
   素子を少なくとも１つ持つ回路網とを有し、 該回路網はパツケージとしてカプセル化さ
   れ、該パツケージは、回路網と電気的に接続し
   ている突出した複数の導電固体導体を持つて成
   る赤外放射検出器において、 上記回路網パツケージは上記支持面上に配置
   され、また 上記導電固体導体のうちの少なくとも１つ
   が、パイロ電気素子を搭載し且つこれを支持
   し、それにより支持面からは間隙を保つための
   支持手段として機能し、 上記支持手段はさらに絶縁柱状部をも有し、 パイロ電気素子を支持している固体導体は少
   なくとも支持面に対し直立する方向の主要部と
   上記パツケージから遠い側の終端部とを持ち、
   終端部は主要部に対し横向きであり、パイロ電
   気素子は該終端部に装着してあることを特徴と
   する赤外放射検出器。 ２ 上記回路網パツケージはほぼ平坦な面を有
   し、該ほぼ平坦な面は、上記突出した固体導体
   が上記支持面から離れる方向に延びて行くよう
   に、支持面に固着されていることを特徴とする
   実用新案登録請求の範囲１に記載の赤外放射検
   出器。 ３ 上記回路網は電界効果トランジスタを有し、
   該トランジスタのゲートはパイロ電気素子を支
   持している固体導体に電気的に結合しているこ
   とを特徴とする実用新案登録請求の範囲１又は
   ２に記載の赤外放射検出器。 ４ 回路網パツケージの２つの導電固体導体を持
   つ支持手段によつて、上記支持面に対し間隙を
   置いて保持されている２つのパイロ電気素子を
   有することを特徴とする実用新案登録請求の範
   囲１ないし３のいずれか１項に記載の赤外放射
   検出器。 ５ 上記回路網は電界効果トランジスタを有し、
   該トランジスタのゲートはパイロ電気素子を支
   持している２つの固体導体のうちの一方に結合
   し、上記回路網はさらに、上記ゲートと上記２
   つの固体導体のうちのもう一方との間に、互い
   に反対方向に接続されている一対のダイオード
   をも有することを特徴とする実用新案登録請求
   の範囲４に記載の赤外放射検出器。 ６ 上記２つのパイロ電気素子は、その各々がそ
   れぞれ２つの電極間にサンドイツチ状に挟まれ
   た別々のパイロ電気体から形成され、該２つの
   パイロ電気素子の支持面とは反対側の面の電極
   は、導電性のストラツプで互いに結合している
   ことを特徴とする実用新案登録請求の範囲４又
   は５に記載の赤外放射検出器。 ７ 上記２つのパイロ電気素子は、１つの共通の
   パイロ電気体から形成され、該共通のパイロ電
   気体は、上記支持面に向き合つている１番目の
   主表面上に２つの電極を、また反対側すなわち
   ２番目の主表面上に単一の共通電極を持つて成
   り、該単一電極は１番目の主表面上に２つの電
   極と重なり合う位置関係にあることを特徴とす
   る実用新案登録請求の範囲４又は５に記載の赤
   外放射検出器。 ８ 上記支持手段が絶縁柱状部を有するときに、
   該支持手段はさらに導電柱状部をも有すること
   を特徴とする実用新案登録請求の範囲４ないし
   ７のいずれか１項に記載の赤外放射検出器。 ９ 上記支持手段が絶縁柱状部を有するときに、
   該絶縁柱状部は導電性の被覆を持つ部分を有す
   ることを特徴とする実用新案登録請求の範囲４
   ないし７のいずれか１項に記載の赤外放射検出
   器。 10 基台を持つ外覆を有して成り、 該基台は、それを貫通して延び、そのほぼ平
   坦な面上に突出している少なくとも２つの支柱
   を形成する導電導体を持ち、 該ほぼ平坦な面が支持面を形成することを特
   徴とする実用新案登録請求の範囲１ないし９の
   いずれか１項に記載の赤外放射検出器。 11 上記回路網が電界効果トランジスタを有し、
   該トランジスタのゲートがパイロ電気素子を支
   持している固体導体に電気的に結合していると
   きに、該電界効果トランジスタのソースとドレ
   インとは、回路網パツケージの２つの又別の導
   電固体導体とそれぞれ電気的に結合し、さらに
   ２つの該導電固体導体の各々は上記支柱の１つ
   とそれぞれ導電性のストラツプで電気的に結合
   していることを特徴とする実用新案登録請求の
   範囲３ないし９のいずれか１項に記載の赤外放
   射検出器。 12 上記２つの又別の導電固体導体の各々は、支
   持面に対し直立する方向の主要部と上記回路網
   パツケージから遠い側の終端部とを持ち、終端
   部は主要部に対し横向きであり、 各導電性のストラツプはそれぞれ該導電固体
   導体の一方の終端部と上記支柱の一方とを結ぶ
   ものであることを特徴とする実用新案登録請求
   の範囲11に記載の赤外放射検出器。