JPH0543037U - Infrared detection thermopile - Google Patents
Infrared detection thermopileInfo
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高感度の赤外線検知用サーモパイルを提供す
る。
【構成】 絶縁基板18の表面および裏面に赤外線吸収体
20a,20bと直列熱電対パターン4a,4bとを形成す
る。この直列熱電対パターン4a,4bを接続手段を介
して直列に接続して、熱電対4の接続本数を増加する。
(57) [Abstract] [Purpose] To provide a highly sensitive thermopile for infrared detection. [Configuration] Infrared absorber on the front and back surfaces of the insulating substrate 18
20a, 20b and series thermocouple patterns 4a, 4b are formed. The series thermocouple patterns 4a and 4b are connected in series via connecting means to increase the number of thermocouples 4 connected.
Description
【0001】[0001]
本考案は、熱電対を利用した赤外線検知用サーモパイルに関する。 The present invention relates to a thermopile for infrared detection using a thermocouple.
【0002】[0002]
自動ドアの開閉等に用いられる赤外線検知用装置として、サーモパイルが用い られている。 Thermopile is used as an infrared detection device for opening and closing automatic doors.
【0003】 図6には従来のサーモパイルの断面構造が示されており、図7にはこの種のサ ーモパイルに用いる熱電対4のパターン図が示されている。FIG. 6 shows a cross-sectional structure of a conventional thermopile, and FIG. 7 shows a pattern diagram of a thermocouple 4 used in this type of thermopile.
【0004】 これらの図において、このサーモパイル1はパッケージ14内に収容され、パッ ケージ14の下端側には基体3が設けられている。この基体3上にはシリコン基板 16が設けられ、このシリコン基板16の上面には蒸着等によって窒化シリコン薄膜 の絶縁基板18が形成されている。この窒化シリコン薄膜の絶縁基板18上の中央部 には金黒等の金属からなる赤外線吸収体20が設けられている。そして、赤外線吸 収体20の周りには複数の熱電対4が図7に示すように放射状に配設されている。In these drawings, the thermopile 1 is housed in a package 14, and a base 3 is provided on the lower end side of the package 14. A silicon substrate 16 is provided on the base 3, and an insulating substrate 18 of a silicon nitride thin film is formed on the upper surface of the silicon substrate 16 by vapor deposition or the like. An infrared absorber 20 made of metal such as gold black is provided at the center of the silicon nitride thin film on the insulating substrate 18. A plurality of thermocouples 4 are radially arranged around the infrared absorber 20 as shown in FIG.
【0005】 前記熱電対4はビスマス(Bi)によって構成された第1の熱電パターン10と アンチモン(Sb)によって構成された第2の熱電パターン12とからなり、第1 の熱電パターン10と第2の熱電パターン12は図示のように放射状に配設されてお り、第1の熱電パターン10は赤外線吸収体20に近い側で第2の熱電パターン12と 接合され、この両者10,12の接合部が温接合部13を形成し、同様に赤外線吸収体 20と遠い側での接合部が冷接合部15を形成している。そして、この複数の熱電対 4は直列に接続されている。直列接続された熱電対4はアルミニウム配線26を介 して信号取り出し電極28に接続され、さらにボンディングワイヤ30を介してリー ド線ターミナル32に接続されて、パッケージ14の外側に引き出されている。また 、パッケージ14の天井中央部には外部から赤外線が入射するための窓24が設けら れている。The thermocouple 4 includes a first thermoelectric pattern 10 made of bismuth (Bi) and a second thermoelectric pattern 12 made of antimony (Sb), and the first thermoelectric pattern 10 and the second thermoelectric pattern 10 are formed. The thermoelectric patterns 12 are arranged radially as shown in the figure, and the first thermoelectric pattern 10 is joined to the second thermoelectric pattern 12 on the side close to the infrared absorber 20. The portion forms a warm joint portion 13, and similarly, the joint portion on the far side from the infrared absorber 20 forms a cold joint portion 15. The plurality of thermocouples 4 are connected in series. The thermocouple 4 connected in series is connected to the signal extraction electrode 28 via the aluminum wiring 26, further connected to the lead wire terminal 32 via the bonding wire 30, and is drawn out to the outside of the package 14. In addition, a window 24 is provided in the center of the ceiling of the package 14 to allow infrared rays to enter from the outside.
【0006】 図5には従来のサーモパイル1の赤外線吸収体20と熱電対4の温接合部13との 配設状態が示され、赤外線吸収体20は熱電対4の温接合部13の近傍に間隔6を介 して配設されている。FIG. 5 shows the arrangement of the infrared absorber 20 of the conventional thermopile 1 and the hot junction 13 of the thermocouple 4, and the infrared absorber 20 is placed near the hot junction 13 of the thermocouple 4. It is arranged via a space 6.
【0007】 上記構成のサーモパイルにおいて、前記パッケージ14の窓24から例えば人体の 赤外線が入射すると、この赤外線を赤外線吸収体20が受けて、その赤外線を熱エ ネルギ(温度、熱量)に変換し、間隔6を介して温接合部13に伝達する。これに よって熱電対4の温接合部13と冷接合部15との間に温度差ΔTが生じ、これによ り熱電対4に電位差ΔVが発生する。そして直列に接続されている熱電対4の数 に相当する電位差は、図7に示されるようにアルミニウム配線26を介して接続さ れた信号取り出し電極28に送られ、その電位差に基づいて赤外線の検知が行われ る。In the thermopile having the above structure, when infrared rays of, for example, a human body enter through the window 24 of the package 14, the infrared absorber 20 receives the infrared rays and converts the infrared rays into heat energy (temperature, heat quantity), It is transmitted to the hot junction 13 via the space 6. This causes a temperature difference ΔT between the hot junction portion 13 and the cold junction portion 15 of the thermocouple 4, which causes a potential difference ΔV in the thermocouple 4. The potential difference corresponding to the number of thermocouples 4 connected in series is sent to the signal extraction electrode 28 connected via the aluminum wiring 26 as shown in FIG. Detection is done.
【0008】[0008]
しかしながら、上記従来のサーモパイル1には図5に示されるように、絶縁基 板18の表面にのみ熱電対4が形成されており、この熱電対4の配設本数は絶縁基 板18の片側(表面)に収容可能な数だけに制限されるため、熱電対4の本数が不 十分であり、赤外線の検出出力が不足ぎみとなり、そのために感度が悪くなると いう欠点があった。 However, in the conventional thermopile 1, as shown in FIG. 5, the thermocouples 4 are formed only on the surface of the insulating base plate 18, and the number of the thermocouples 4 arranged is one side of the insulating base plate 18 ( Since the number of thermocouples 4 is limited to the number that can be accommodated on the surface, the number of thermocouples 4 is insufficient, and the detection output of infrared rays becomes insufficient, resulting in a drawback that sensitivity is deteriorated.
【0009】 また、サーモパイル1の感度は熱電対4の本数に比例して大きくなるので、感 度を高めるために、例えば熱電対4の熱電パターン10,12の線幅を細くして、熱 電対4の本数を増やすことが考えられるが、この場合、線幅を細くすると、熱電 パターン10,12の抵抗が大きくなって却って感度は悪くなるという問題がある。 また、赤外線吸収体20の面積を大きくして、外周を拡大し、熱電対4の本数を増 やすことも考えられるが、そうすると装置が大型化してしまうという問題がある 。Further, since the sensitivity of the thermopile 1 increases in proportion to the number of the thermocouples 4, in order to increase the sensitivity, for example, the line width of the thermoelectric patterns 10 and 12 of the thermocouple 4 may be reduced to reduce the thermoelectricity. It is conceivable to increase the number of pairs 4, but in this case, if the line width is narrowed, the resistance of the thermoelectric patterns 10 and 12 becomes large, and the sensitivity is rather deteriorated. It is also possible to increase the area of the infrared absorber 20 to expand the outer circumference and increase the number of thermocouples 4, but this causes a problem that the device becomes large.
【0010】 本考案は上記従来の課題を解決するためのものであり、その目的は、装置の大 型化を避け、高感度の赤外線検知用サーモパイルを提供することにある。The present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, and an object thereof is to provide a thermopile for infrared detection with high sensitivity while avoiding an increase in the size of the device.
【0011】[0011]
本考案は上記目的を達成するために、次のように構成されている。すなわち、 本考案は、絶縁基板の表面に赤外線吸収体を備え、この赤外線吸収体に近い側を 温接合部とし遠い側を冷接合部とした複数の熱電対パターンが形成され、各熱電 対パターンが直列に接続されている赤外線検知用サーモパイルにおいて、前記絶 縁基板の裏面にも表面側と同様に直列接続された複数の熱電対パターンが形成さ れ、表面側の直列熱電対パターンと裏面側の直列熱電対パターンは接続手段を介 して直列に接続されていることを特徴として構成されている。 The present invention is configured as follows to achieve the above object. That is, the present invention is provided with an infrared absorber on the surface of an insulating substrate, and a plurality of thermocouple patterns are formed, with the side close to the infrared absorber being a hot joint and the far side being a cold joint, and each thermocouple pattern is formed. In the infrared detection thermopile in which are connected in series, a plurality of thermocouple patterns connected in series are formed on the back surface of the insulating substrate in the same manner as on the front surface side.The series thermocouple pattern on the front surface side and the back surface side The series thermocouple pattern is characterized in that it is connected in series via a connecting means.
【0012】[0012]
直列に接続された複数の熱電対パターンを絶縁基板の表面および裏面に設ける 。これらの熱電対パターンを接続手段を介して直列に接続する。これにより、熱 電対パターンの本数が増加し、熱の取り出しが十分に行われるのでサーモパイル の感度をアップすることができる。 Providing multiple thermocouple patterns connected in series on the front and back surfaces of the insulating substrate. These thermocouple patterns are connected in series via connecting means. As a result, the number of thermocouple patterns is increased and the heat is extracted sufficiently, so that the sensitivity of the thermopile can be increased.
【0013】[0013]
以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。なお、本実施例の説明にお いて、従来例と同一の部分には同一符号を付し、その詳細な重複説明は省略する 。本実施例において特徴的なことは、赤外線吸収体20と直列接続した複数の熱電 対パターン4を絶縁基板18の表面および裏面に設け、熱電対パターン4を接続手 段を介して直列に接続したことであり、それ以外の構成は前記従来例と同様であ る。図1にはこの赤外線検知用サーモパイルの特有な要部構成の断面構造が示さ れている。図2には図1の上方から見た状態が示され、図3には図1の下方から 見た状態が示されている。これらの図において、絶縁基板18の表面には赤外線吸 収体20と熱電対パターン4aとが形成されている。この熱電対パターン4aは第 1の熱電パターン10と第2の熱電パターン12からなる熱電対4を複数直列に接続 して形成されたものである。絶縁基板18の裏面にも赤外線吸収体20bと熱電対パ ターン4bが形成され、表裏両面の赤外線吸収体20は互いに重なり合う位置に設 けられており、また、熱電対パターン4bは4a同様熱電対4を直列接続したも のである。この表面側の熱電対パターン4aの一端Aは絶縁基板18に設けた第1 のスルーホール7aを通して裏面側の熱電対パターン4bの一端Bと接続され、 裏面の熱電対パターン4bの他端Cは、第2のスルーホール7bを通して、表面 の熱電対パターン4aの他端Dと接続され、このように、表裏両面のすべての熱 電対4は直列接続されている。そして、検出信号は表面の信号取り出し電極28か らパッケージ14の外部に取り出される。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the description of the present embodiment, the same parts as those in the conventional example are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. A feature of this embodiment is that a plurality of thermocouple patterns 4 connected in series with the infrared absorber 20 are provided on the front surface and the back surface of the insulating substrate 18, and the thermocouple patterns 4 are connected in series via a connecting means. Other than that, the configuration is the same as that of the conventional example. FIG. 1 shows the cross-sectional structure of the essential part of the infrared detecting thermopile. 2 is shown from above in FIG. 1, and FIG. 3 is shown from below in FIG. In these drawings, the infrared absorber 20 and the thermocouple pattern 4a are formed on the surface of the insulating substrate 18. The thermocouple pattern 4a is formed by connecting a plurality of thermocouples 4 each including a first thermoelectric pattern 10 and a second thermoelectric pattern 12 in series. An infrared absorber 20b and a thermocouple pattern 4b are also formed on the back surface of the insulating substrate 18, the infrared absorbers 20 on the front and back sides are placed at positions overlapping each other, and the thermocouple pattern 4b is the same as 4a. 4 are connected in series. One end A of the thermocouple pattern 4a on the front side is connected to one end B of the thermocouple pattern 4b on the back side through the first through hole 7a provided in the insulating substrate 18, and the other end C of the thermocouple pattern 4b on the back side is connected. , Is connected to the other end D of the thermocouple pattern 4a on the front surface through the second through hole 7b, and thus, all the thermocouples 4 on the front and back surfaces are connected in series. Then, the detection signal is extracted from the signal extraction electrode 28 on the surface to the outside of the package 14.
【0014】 本実施例では、絶縁基板18の表面と裏面に、赤外線吸収体20a,20bと熱電対 パターン4a,4bとを設け、この熱電対パターン4a,4bを接続手段を介し て直列に接続したので、赤外線吸収体20の大きさや熱電対4の熱電パターン10, 12の線幅を変えずに熱電対4の数を従来に較べて大幅に増加(倍増)することが できる。これにより熱電対4の温接合部13は倍増し、赤外線吸収体20から熱電対 4の温接合部13への熱伝達は効率よく、かつ、敏速に行われ、温接合部13と冷接 合部15との温度差ΔTを大きくすることができる。したがって、前述のようにサ ーモパイル1の感度は熱電対4の本数に比例して良くなるので、上記構成により 高感度のサーモパイルを得ることができる。In this embodiment, the infrared absorbers 20a, 20b and the thermocouple patterns 4a, 4b are provided on the front and back surfaces of the insulating substrate 18, and the thermocouple patterns 4a, 4b are connected in series via a connecting means. Therefore, the number of thermocouples 4 can be significantly increased (doubled) as compared with the conventional one without changing the size of the infrared absorber 20 or the line width of the thermoelectric patterns 10 and 12 of the thermocouple 4. As a result, the hot junction 13 of the thermocouple 4 is doubled, and the heat transfer from the infrared absorber 20 to the hot junction 13 of the thermocouple 4 is performed efficiently and promptly, and the cold junction with the hot junction 13 is performed. The temperature difference ΔT with the portion 15 can be increased. Therefore, as described above, the sensitivity of the thermopile 1 is improved in proportion to the number of the thermocouples 4, so that the above-described configuration makes it possible to obtain a thermopile with high sensitivity.
【0015】 なお、本考案は上記実施例に限定されることはなく、様々な実施の態様を採り 得る。例えば、上記実施例では、赤外線吸収体20と熱電対4の温接合部13とは間 隔6を介して接しているが、図4のように赤外線吸収体20の周縁部に伝熱部2a ,2bを設け、絶縁層5を介して赤外線吸収体20と熱電対4の温接合部13とが対 向する構造としてもよい。The present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, and various embodiments can be adopted. For example, in the above-described embodiment, the infrared absorber 20 and the hot junction 13 of the thermocouple 4 are in contact with each other via the gap 6, but as shown in FIG. , 2b may be provided so that the infrared absorber 20 and the hot junction 13 of the thermocouple 4 face each other through the insulating layer 5.
【0016】 また、上記実施例では絶縁基板18の表裏両面に赤外線吸収体20a,20bを設け たが、その一方(20a又は20b)を省略してもよい。Further, in the above embodiment, the infrared absorbers 20a and 20b are provided on both front and back surfaces of the insulating substrate 18, but one of them (20a or 20b) may be omitted.
【0017】[0017]
本考案は、絶縁基板の表面と裏面に設けたそれぞれの直列熱電対パターンを接 続手段を介して直列に接続したので、赤外線吸収体の大きさや熱電対の熱電パタ ーンの線幅を変えずに熱電対の数を従来に較べて大幅に増加することができる。 前述のようにサーモパイルの感度は熱電対の本数に比例して良くなるので、上記 構成により高感度のサーモパイルを得ることができる。 In the present invention, since the series thermocouple patterns provided on the front surface and the back surface of the insulating substrate are connected in series through the connecting means, the size of the infrared absorber and the line width of the thermocouple pattern of the thermocouple are changed. The number of thermocouples can be significantly increased as compared with the conventional one. As described above, the sensitivity of the thermopile is improved in proportion to the number of thermocouples, so that the above-mentioned configuration makes it possible to obtain a thermopile with high sensitivity.
【図1】本実施例に係る赤外線検知用サーモパイルの要
部構成の断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a main configuration of an infrared detection thermopile according to this embodiment.
【図2】図1を上方から見た平面図である。FIG. 2 is a plan view of FIG. 1 viewed from above.
【図3】図1を下方から見た底面図である。FIG. 3 is a bottom view of FIG. 1 seen from below.
【図4】本実施例に係る赤外線検知用サーモパイルの熱
伝達部分の他構造の断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of another structure of the heat transfer portion of the infrared detection thermopile according to the present embodiment.
【図5】従来の赤外線検知用サーモパイルの熱電対部分
の断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of a thermocouple portion of a conventional infrared detecting thermopile.
【図6】従来の赤外線検知用サーモパイルの断面図であ
る。FIG. 6 is a cross-sectional view of a conventional infrared detecting thermopile.
【図7】従来の赤外線検知用サーモパイルの熱電パター
ンの平面図である。FIG. 7 is a plan view of a thermoelectric pattern of a conventional infrared detecting thermopile.
4 熱電対 7 スルーホール 13 温接合部 15 冷接合部 18 絶縁基板 20 赤外線吸収体 4 Thermocouple 7 Through hole 13 Hot junction 15 Cold junction 18 Insulating substrate 20 Infrared absorber
Claims (1)
この赤外線吸収体に近い側を温接合部とし遠い側を冷接
合部とした複数の熱電対パターンが形成され、各熱電対
パターンが直列に接続されている赤外線検知用サーモパ
イルにおいて、前記絶縁基板の裏面にも表面側と同様に
直列接続された複数の熱電対パターンが形成され、表面
側の直列熱電対パターンと裏面側の直列熱電対パターン
は接続手段を介して直列に接続されていることを特徴と
する赤外線検知用サーモパイル。1. An infrared absorber is provided on the surface of an insulating substrate,
A plurality of thermocouple patterns are formed with the side closer to the infrared absorber as a warm junction and the far side as a cold junction, and each thermocouple pattern is connected in series in an infrared detecting thermopile, wherein the insulating substrate A plurality of thermocouple patterns connected in series are formed on the back surface as well as the front surface side, and the series thermocouple pattern on the front surface side and the series thermocouple pattern on the back surface side are connected in series via connecting means. A characteristic thermopile for infrared detection.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10070091U JPH0543037U (en) | 1991-11-11 | 1991-11-11 | Infrared detection thermopile |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10070091U JPH0543037U (en) | 1991-11-11 | 1991-11-11 | Infrared detection thermopile |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0543037U true JPH0543037U (en) | 1993-06-11 |
Family
ID=14280995
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10070091U Pending JPH0543037U (en) | 1991-11-11 | 1991-11-11 | Infrared detection thermopile |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0543037U (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013168708A1 (en) * | 2012-05-09 | 2013-11-14 | アルプス電気株式会社 | Thermopile infrared sensor and method for manufacturing same |
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JPH02165025A (en) * | 1988-12-20 | 1990-06-26 | New Japan Radio Co Ltd | Thermopile |
JPH02281704A (en) * | 1989-04-24 | 1990-11-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Thin film platinum temperature sensor |
-
1991
- 1991-11-11 JP JP10070091U patent/JPH0543037U/en active Pending
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