JPH0678829U - Multi-element pyroelectric detector - Google Patents

Multi-element pyroelectric detector

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Publication number
JPH0678829U
JPH0678829U JP2523993U JP2523993U JPH0678829U JP H0678829 U JPH0678829 U JP H0678829U JP 2523993 U JP2523993 U JP 2523993U JP 2523993 U JP2523993 U JP 2523993U JP H0678829 U JPH0678829 U JP H0678829U
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JP
Japan
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substrate
pyroelectric
optical filter
pyroelectric detector
conductor pattern
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JP2523993U
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Japanese (ja)
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俊之 操谷
一隆 岡本
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Horiba Ltd
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Horiba Ltd
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  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 量産に適した構造を得ることができるととも
に、素子の形状、プリアンプ、出力ピン数等が変わって
も比較的自由に対応でき、多素子化・複合機能化に比較
的簡単に対応できる多素子型焦電検出器を提供するこ
と。 【構成】 両面5a,5bを連通する開孔7を有する基
板5と、この基板を挟んでそれぞれの面5a,5bに開
孔7に臨んで実装される焦電素子3および複数の光学フ
ィルタ1と、基板5の焦電素子側5aに実装される各受
光部Gのプリアンプ部品4と、焦電素子側5aの焦電素
子3およびプリアンプ部品4を覆う金属キャップ6と、
各光学フィルタ1の取付部8を有して基板5の光学フィ
ルタ側5bに固定され、それによって、各光学フィルタ
1を通過する赤外光を対向する受光部Gのそれぞれに受
光させうるフィルタホルダ2とからなる。
(57) [Summary] [Purpose] Along with being able to obtain a structure suitable for mass production, it is possible to respond relatively freely even if the shape of the element, preamplifier, number of output pins, etc. are changed, making it possible to realize multiple elements and multiple functions. To provide a multi-element type pyroelectric detector which can be relatively easily handled. [Structure] A substrate 5 having an opening 7 communicating between both surfaces 5a and 5b, and a pyroelectric element 3 and a plurality of optical filters 1 mounted to face the opening 7 on the respective surfaces 5a and 5b sandwiching this substrate. A preamplifier component 4 of each light receiving portion G mounted on the pyroelectric element side 5a of the substrate 5, a metal cap 6 covering the pyroelectric element 3 and the preamplifier component 4 on the pyroelectric element side 5a,
A filter holder that has an attachment portion 8 for each optical filter 1 and is fixed to the optical filter side 5b of the substrate 5 so that infrared light passing through each optical filter 1 can be received by each of the opposed light receiving portions G. It consists of 2.

Description

【考案の詳細な説明】[Detailed description of the device]

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】[Industrial applications]

本考案は測定ガス中の複数のガス種(多成分ガス)を同時に測定できる多素子 型焦電検出器に関し、更に詳しくは、ガス分析用セル中で測定ガスの種類や濃度 に応じた特性吸収を受けた赤外光を受光する複数個の受光部を一つの焦電素子上 に集積化してなる多素子型焦電検出器に関するものである。 The present invention relates to a multi-element pyroelectric detector capable of simultaneously measuring a plurality of gas species (multi-component gases) in a measurement gas, and more specifically, characteristic absorption according to the type and concentration of the measurement gas in a gas analysis cell. The present invention relates to a multi-element type pyroelectric detector in which a plurality of light receiving portions for receiving received infrared light are integrated on one pyroelectric element.

【0002】[0002]

【従来の技術】[Prior art]

焦電型検出器の構造の一般的な構成を図12に示す。すなわち、焦電素子31 は、プリアンプを形成する部品が実装された基板32上に載置され、その基板3 2は、外部雑音をシールするため、金属ステム33上に固定されている。さらに 、赤外線受光のための光学フィルタ取付用開口34aを有する金属キャップ34 により封止された構造のものが一般的である。この開口34aには光学フィルタ 35が取り付けられている。このような焦電型検出器では、内部に実装される部 品が金属キャップ34の大きさや出力ピンの数により制限を受ける。 通常、出力ピンは、電源(Vcc)、アース(E)、出力(Vs )の3つの端子 である。しかし、焦電素子31に形成されている受光部を多素子化(デュアルツ イン構造など)したり、複合機能化(焦電素子の温度補償用のセンサを内蔵した り、感度チェック用光源を内蔵)する際、上記焦電型検出器の構造の延長線上で 実現していこうとする場合には、部品実装に必要なスペースや出力ピン数がそれ ぞれに異なるため、パッケージ(金属ステムや金属キャップ)の種類が増えるな ど、部品を標準化しにくく、少量ロットの生産を行う上においては、そのたびに 生産用の治具等を交換する必要があるなど、量産する上で障害が生じる傾向にあ った。A general structure of the structure of the pyroelectric detector is shown in FIG. That is, the pyroelectric element 31 is mounted on the substrate 32 on which the components forming the preamplifier are mounted, and the substrate 32 is fixed on the metal stem 33 to seal external noise. Further, it is general that the structure is sealed by a metal cap 34 having an opening 34a for mounting an optical filter for receiving infrared rays. An optical filter 35 is attached to the opening 34a. In such a pyroelectric detector, the components mounted inside are limited by the size of the metal cap 34 and the number of output pins. Usually, the output pins, the power supply (V cc), the three terminals of the earth (E), the output (V s). However, the light receiving part formed in the pyroelectric element 31 is made to have multiple elements (dual twin structure, etc.), or has multiple functions (a sensor for temperature compensation of the pyroelectric element is built in, and a light source for sensitivity check is built in. In order to realize it on an extension of the structure of the pyroelectric detector, the space required for component mounting and the number of output pins are different, so the package (metal stem or metal As the number of types of caps increases, it is difficult to standardize parts, and when performing small-lot production, it is necessary to replace the jigs for production, etc., which tends to cause obstacles in mass production. I met

【0003】 図13には上記焦電型検出器の構造で多素子化した場合の多素子型焦電検出器 が示されている。図13において、多素子型焦電検出器は、4つの受光部を持ち 、それぞれ独立に出力するため、デュアルクアッド接続されており、出力ピンは 、4つの出力に電源(Vcc)、アース(E)を合わせて合計6ケ必要になる。す なわち、各焦電素子21は、J−FETやチップ抵抗などからなるプリアンプ2 2を形成する部品が実装された基板23上に載置され、各焦電素子21の一方面 に一対の受光部電極24a,24bを有するとともに、他方面に受光部電極24 a,24bに対応する1つの共通電極(図示せず)が設けられている。また、基 板23は、外部雑音をシールするため、金属ステム25上に固定される。さらに 、赤外線受光のための光学フィルタ取付用開口26を有する金属キャップにより 封止された構造が一般的である。この開口26には光学フィルタ(図示せず)が 取り付けられる。また、光学フィルタを通過する赤外光が4つの前記各受光部電 極に入射する際、相互に他の受光部に洩れないように受光部間のクロストークを 考慮してクロストーク防止用スリット27が設けられている。FIG. 13 shows a multi-element type pyroelectric detector in the case where the above pyroelectric type detector structure has multiple elements. In FIG. 13, the multi-element type pyroelectric detector has four light receiving parts and outputs them independently, so they are connected in dual quad, and the output pins are connected to the four outputs of the power source (V cc ) and the ground ( A total of 6 are required including E). That is, each of the pyroelectric elements 21 is mounted on the substrate 23 on which the components forming the preamplifier 22 such as a J-FET or a chip resistor are mounted, and a pair of pyroelectric elements 21 is provided on one surface of each pyroelectric element 21. In addition to having the light receiving electrodes 24a and 24b, one common electrode (not shown) corresponding to the light receiving electrodes 24a and 24b is provided on the other surface. Further, the base plate 23 is fixed on the metal stem 25 in order to seal external noise. Furthermore, a structure generally sealed by a metal cap having an optical filter attachment opening 26 for receiving infrared rays is used. An optical filter (not shown) is attached to the opening 26. Also, when infrared light passing through the optical filter is incident on each of the four light-receiving part electrodes, crosstalk between the light-receiving parts is taken into consideration so that they do not leak to other light-receiving parts. 27 are provided.

【0004】[0004]

【考案が解決しようとする課題】[Problems to be solved by the device]

この場合、それぞれの出力に対しプリアンプ22を内蔵する必要があり、この プリアンプは規定のパッケージに収納しきれず、それよりも大きなパッケージを 用いる必要がある。このように、多素子化を行うに際して、用いる検出器の仕様 によりパッケージや出力ピン数が異なれば、従来の生産ラインをそのまま使用す ることができないなど量産する上での障害があり、量産に適した構造が望まれて いた。多素子化のみならず複合機能化を行うに際しても、同様の課題を有する。 In this case, it is necessary to incorporate a preamplifier 22 for each output, and this preamplifier cannot be stored in a specified package, and it is necessary to use a package larger than that. In this way, when using multiple elements, if the package and the number of output pins differ depending on the specifications of the detector used, there are obstacles to mass production, such as the conventional production line cannot be used as it is. A suitable structure was desired. The same problem occurs not only in the case of using multiple elements but also in the case of using multiple functions.

【0005】 本考案はこのような実情に鑑みてなされ、量産に適した構造を得ることができ るとともに、素子の形状、付加回路(プリアンプなど)、出力ピン数等が変わっ ても比較的自由に対応でき、多素子化・複合機能化に比較的簡単に対応できる多 素子型焦電検出器を提供することを目的としている。The present invention has been made in view of such circumstances, and it is possible to obtain a structure suitable for mass production, and it is relatively free even if the shape of the element, the additional circuit (preamplifier, etc.), the number of output pins, etc. are changed. It is an object of the present invention to provide a multi-element type pyroelectric detector that can deal with the above requirements and can relatively easily cope with the increase in the number of elements and the combination of functions.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

この考案は、ガス分析用セル中で測定ガスの種類や濃度に応じた特性吸収を受 けた赤外光を受光する複数個の受光部を一つの焦電素子上に集積化してなる多素 子型焦電検出器において、両面を連通する開孔を有する基板と、この基板を挟ん でそれぞれの面に前記開孔に臨んで実装される焦電素子および複数の光学フィル タと、前記基板の焦電素子側に実装される前記各受光部のプリアンプ部品と、前 記焦電素子側の少なくとも前記焦電素子およびプリアンプ部品を覆う金属キャッ プと、前記各光学フィルタの取付部を有して前記基板の光学フィルタ側に固定さ れ、それによって、各光学フィルタを通過する赤外光を対向する受光部のそれぞ れに受光させうるフィルタホルダとを備えた多素子型焦電検出器である。 This device is a multi-element device in which a plurality of light receiving parts for receiving infrared light that has received characteristic absorption according to the type and concentration of the measurement gas in a gas analysis cell are integrated on one pyroelectric element. In a type pyroelectric detector, a substrate having an opening communicating with both surfaces, a pyroelectric element and a plurality of optical filters mounted on the respective surfaces with the substrate sandwiched therebetween, and a plurality of optical filters, and It has a preamplifier component for each of the light receiving parts mounted on the pyroelectric element side, a metal cap for covering at least the pyroelectric element and the preamplifier component on the pyroelectric element side, and a mounting portion for each optical filter. A multi-element pyroelectric detector provided with a filter holder that is fixed to the optical filter side of the substrate, and that allows infrared light passing through each optical filter to be received by each of the facing light receiving sections. is there.

【0007】 この考案におけるフィルタホルダとしては、窓枠からなる取付部を光学フィル タの数だけ有して形成されているものを挙げることができる。As the filter holder in the present invention, there may be mentioned a filter holder having a mounting portion composed of a window frame as many as the number of optical filters.

【0008】 この考案における基板としては、光学フィルタ側の面に一部を除いてグランド につながっているアース用導体パターンを有し、一方、焦電素子側の金属キャッ プとの接触部分のみにもアース用導体パターンを有するとともに、金属キャップ との非接触部分に電源や信号線の導電パターンを有するものが好ましい。 このアース用導体パターンは、例えば、厚さ0.1〜0.3mm程度の銅箔か らなる電磁シールド用厚膜導体層であり、基板の光学フィルタ側を電磁シールド するためのものであるとともに、基板の焦電素子側において、特に、高インピー ダンス部分については、外部のノイズの影響を受けやすいので、焦電素子および プリアンプ部品全体を金属キャップで覆う構造となっていることから、金属キャ ップと触れる基板接触部分にもアース用導体パターンが形成されている。As a substrate in this invention, a conductor pattern for grounding which is connected to the ground except a part is provided on the surface on the optical filter side, while only the contact portion with the metal cap on the pyroelectric element side is provided. In addition to having a grounding conductor pattern, it is preferable to have a conductive pattern of a power source and a signal line in a portion which is not in contact with the metal cap. This grounding conductor pattern is, for example, a thick-film conductor layer for electromagnetic shielding made of copper foil having a thickness of about 0.1 to 0.3 mm, and is used for electromagnetically shielding the optical filter side of the substrate. On the pyroelectric element side of the board, especially the high impedance part is susceptible to external noise, so the entire pyroelectric element and preamplifier parts are covered with a metal cap. The grounding conductor pattern is also formed on the substrate contacting portion that comes into contact with the substrate.

【0009】 この考案では、光学フィルタはシリコン系などの弾性接着剤にてフィルタホル ダの取付部に固定されるとともに、フィルタホルダは基板のアース用導体パター ン上に半田層、又は、エポキシ接着剤を介して基板に固着されるのが好ましい。In this invention, the optical filter is fixed to the mounting portion of the filter holder with an elastic adhesive such as a silicon-based material, and the filter holder is soldered or epoxy-bonded on the ground conductor pattern of the board. It is preferably fixed to the substrate via the agent.

【0010】 また、この考案では、金属キャップは基板のアース用導体パターン上に半田層 、又は、導電性接着剤を介して固着されるのが好ましい。Further, in this invention, it is preferable that the metal cap is fixed onto the grounding conductor pattern of the substrate via a solder layer or a conductive adhesive.

【0011】 さらに、この考案では、焦電素子は基板の導体パターン上に導電ペーストや導 電性接着剤を介して基板に実装され、その周辺にはプリアンプ部品が基板の導体 パターン上に導電ペーストや導電性接着剤を介して基板に実装されるのが好まし い。Further, in the present invention, the pyroelectric element is mounted on the board through the conductive pattern or conductive adhesive on the conductive pattern of the board, and the preamplifier component is provided around the conductive pattern on the conductive pattern of the board. It is preferable that it be mounted on the board via a conductive adhesive or a conductive adhesive.

【0012】 この考案では、基板上に形成した導体パターンを端子として使用でき、小型化 に寄与できる。すなわち、受光部の出力端子が基板の光学フィルタ側の一部端面 に導体パターンとして形成されうる。例えば、4組の焦電出力をそれぞれのプリ アンプを通してインピーダンス変換して出力する多素子型焦電検出器を例に挙げ ると、この4素子型の場合、電源端子(VDD)、アース端子(E)、出力端子( Vs1,Vs2,Vs3,Vs4)が設けられ、外部との接続は、合計6ピンとなってい る。勿論、基板上に6ピンを設けても良いし、コネクタ接続としても良い。In this invention, the conductor pattern formed on the substrate can be used as a terminal, which contributes to downsizing. That is, the output terminal of the light receiving portion may be formed as a conductor pattern on a partial end surface of the substrate on the optical filter side. For example, taking a multi-element type pyroelectric detector that outputs four sets of pyroelectric outputs by impedance conversion through respective preamplifiers, in the case of this four-element type, a power supply terminal (V DD ) and a ground terminal (E), output terminals (V s1 , V s2 , V s3 , V s4 ) are provided, and the total number of external connections is 6 pins. Of course, 6 pins may be provided on the board, or a connector may be connected.

【0013】 この考案では、基板に焦電素子の温度補償用センサや感度チェック用の抵抗体 などが配置されたり、増幅回路や判断回路等の後段の回路を基板の焦電素子側に 配置できる。In this invention, a temperature compensation sensor for the pyroelectric element, a resistor for sensitivity check, and the like can be arranged on the substrate, and circuits in the subsequent stage such as an amplifier circuit and a judgment circuit can be arranged on the pyroelectric element side of the substrate. .

【0014】[0014]

【作用】[Action]

従来の構造では、多素子化を実現しようとしても、受光部の数が複数である場 合、その数に応じて出力ピン数や基板の大きさ、構造に制約を受けていたのを、 本考案では、基板を挟んでそれぞれの面に焦電素子および複数の光学フィルタを 開孔に臨むよう実装したことから、その点での許容度を大きくできる。 また、各光学フィルタを直接基板に接着するのでは無く、複数の光学フィルタ を一旦それらを固定するフィルタホルダに接着または接合した後、そのフィルタ ホルダを基板に固定することから、 (1) 基板に熱膨張率の差による尖断応力や機械的たわみ等の変形が生じた時 などにおいて、基板と光学フィルタの間にフィルタホルダを介しているため、複 数の光学フィルタを直接基板に接着または接合した場合よりも強く、接着強度、 気密性を保てることができたり、 (2) 複数の光学フィルタを容易に固定することができ、光学フィルタとフィ ルタホルダとは、例えば、シリコン系などの弾性接着剤にて固定し、フィルタホ ルダと基板との間は、半田付け、又は、エポキシ接着剤など、必要な接着強度に 応じて接着方法を適宜選択できる。また、 (3) 基板に焦電素子の温度補償用センサや感度チェック用の抵抗体などを内 蔵したり、増幅回路等の後段の回路を基板に付加できる。すなわち、温度補償用 センサや感度チェック用の抵抗体や後段の回路を基板に一体化する場合、パッケ ージや構造上の制約を受けにくく、基板上に搭載する部品の増加のみで対応でき るため、組み立てる際の負担が小さく、比較的小ロットの生産にも対応できる。 In the conventional structure, even when trying to realize multiple elements, if the number of light receiving parts is multiple, the number of output pins, the size of the board, and the structure are restricted according to the number. In the invention, since the pyroelectric element and the plurality of optical filters are mounted on the respective surfaces of the substrate so as to face the opening, the tolerance at that point can be increased. Further, instead of directly bonding each optical filter to the substrate, after bonding or bonding a plurality of optical filters to the filter holder that fixes them once and then fixing the filter holder to the substrate, (1) When a deformation such as a peaking stress or mechanical deflection due to a difference in coefficient of thermal expansion occurs, a filter holder is placed between the substrate and the optical filter, so multiple optical filters are directly bonded or bonded to the substrate. The adhesive strength and airtightness can be maintained stronger than in the case of (2) multiple optical filters can be easily fixed, and the optical filter and filter holder can be made of elastic adhesive such as silicon The adhesive between the filter holder and the substrate can be selected by soldering or epoxy adhesive, etc., depending on the required adhesive strength. That. Further, (3) a temperature compensation sensor for a pyroelectric element, a resistor for sensitivity check, etc. can be incorporated in the substrate, and a circuit in the subsequent stage such as an amplifier circuit can be added to the substrate. In other words, when integrating a temperature compensation sensor, a resistor for sensitivity check, and a circuit in the subsequent stage on the board, it is less subject to package and structural restrictions, and only the number of parts to be mounted on the board can be increased. Therefore, the burden of assembling is small, and it is possible to correspond to the production of a relatively small lot.

【0015】[0015]

【実施例】【Example】

以下にこの考案の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この考案は 、それによって限定を受けるものではない。 図1〜図7はこの考案の第1の実施例を示す。 図1〜図3において、多素子型焦電検出器は、ガス分析用セル中で、HC( Hydro Carbon),CO(一酸化炭素),CO2 (二酸化炭素)の3個のガス種お よび参照用のガス種を含む被測定ガスの種類や濃度に応じた特性吸収を受けた赤 外光を受光する4個の受光部を一つの焦電素子上に集積化してなるものであって 、4枚の光学フィルタ1,1,1,1、これらの光学フィルタを固定するフィル タホルダ2、焦電素子3と該焦電素子の周囲近傍に位置するシールドが必要な焦 電素子用のプリアンプ4とを搭載した基板5、外部からのノイズを遮蔽するため の金属キャップ6などが主な構成要素である。An embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited thereby. 1 to 7 show a first embodiment of the present invention. 1 to 3, a multi-element pyroelectric detector is used in a gas analysis cell for three gas species of HC (hydro carbon), CO (carbon monoxide), and CO 2 (carbon dioxide). The four light-receiving parts that receive the infrared light that has been absorbed by the characteristics according to the type and concentration of the measured gas including the reference gas type are integrated on one pyroelectric element. Four optical filters 1, 1, 1, 1, a filter holder 2 for fixing these optical filters, a pyroelectric element 3, and a preamplifier 4 for a pyroelectric element that needs a shield located near the pyroelectric element 3 The main components are a board 5 on which the and are mounted, a metal cap 6 for shielding noise from the outside, and the like.

【0016】 すなわち、多素子型焦電検出器は、両面5a,5bを連通する開孔7を有する 基板5と、この基板を挟んでそれぞれの面5a,5bに開孔7に臨んで実装され る焦電素子3および複数の光学フィルタ1,1,1,1と、基板5の焦電素子側 5aに実装される各受光部Gのプリアンプ部品4と、焦電素子側5aの焦電素子 3およびプリアンプ部品4を覆う金属キャップ6と、各光学フィルタ1の取付部 8を有して基板5の光学フィルタ側5bに固定され、それによって、各光学フィ ルタ1を通過する赤外光を対向する受光部Gのそれぞれに受光させうるフィルタ ホルダ2とから主としてなる。That is, the multi-element type pyroelectric detector is mounted with a substrate 5 having an opening 7 communicating both surfaces 5a and 5b and a surface 5a, 5b sandwiching this substrate facing the opening 7. Pyroelectric element 3 and a plurality of optical filters 1, 1, 1, 1, the preamplifier component 4 of each light receiving portion G mounted on the pyroelectric element side 5a of the substrate 5, and the pyroelectric element on the pyroelectric element side 5a. 3 and the preamplifier component 4 and the metal cap 6 and the mounting portion 8 for each optical filter 1 are fixed to the optical filter side 5b of the substrate 5, whereby infrared light passing through each optical filter 1 is blocked. It is mainly composed of a filter holder 2 capable of receiving light from each of the opposed light receiving sections G.

【0017】 更に、フィルタホルダ2は、窓枠8aからなる取付部8を光学フィルタ1の数 だけ有して形成されている。Further, the filter holder 2 is formed to have as many mounting portions 8 as the window frame 8 a as the number of the optical filters 1.

【0018】 基板5は、光学フィルタ側5bの面に一部5cを除いてグランドにつながって いるアース用導体パターン(図1、図2で斜線で囲まれる内側領域)Pを有し、 一方、焦電素子側5aの金属キャップ6との接触部分のみにもアース用導体パタ ーンPを有するとともに、金属キャップ6との非接触部分に電源や信号線の導電 パターンD(図3参照)を有する。The substrate 5 has a grounding conductor pattern (inner region surrounded by diagonal lines in FIGS. 1 and 2) P connected to the ground except for a part 5c on the surface of the optical filter side 5b. The conductor pattern P for grounding is provided only on the contact portion of the pyroelectric element side 5a with the metal cap 6, and the conductive pattern D (see FIG. 3) of the power source and the signal line is provided on the non-contact portion with the metal cap 6. Have.

【0019】 このアース用導体パターンPは、例えば、厚さ0.1〜0.3mm程度の銅箔 からなる電磁シールド用厚膜導体層であり、基板5の光学フィルタ側5bを電磁 シールドするためのものであるとともに、基板の焦電素子側5aにおいて、特に 、高インピーダンス部分については、外部のノイズの影響を受けやすいので、焦 電素子3およびシールドが必要なプリアンプ部品(シールド不要なものは基板上 の他の部分に配置する)4全体を金属キャップ6で覆う構造となっていることか ら、金属キャップ6と触れる基板接触部分にもアース用導体パターンPが形成さ れている。The ground conductor pattern P is, for example, a thick film conductor layer for electromagnetic shielding made of copper foil having a thickness of about 0.1 to 0.3 mm, and serves to electromagnetically shield the optical filter side 5b of the substrate 5. In addition, on the pyroelectric element side 5a of the substrate, especially the high impedance portion is easily affected by external noise, so the pyroelectric element 3 and the preamplifier component requiring the shield ( Since the entire structure (disposed on the other part of the substrate) 4 is covered with the metal cap 6, the grounding conductor pattern P is also formed on the part of the substrate contacting the metal cap 6.

【0020】 図3において、光学フィルタ1はシリコン系などの弾性接着剤10にてフィル タホルダ2の取付部8に固定されるとともに、フィルタホルダ2は基板5のアー ス用導体パターンP上に半田層(又は、エポキシ接着剤)11を介して基板5に 固着されている。In FIG. 3, the optical filter 1 is fixed to the mounting portion 8 of the filter holder 2 with an elastic adhesive 10 such as silicon, and the filter holder 2 is soldered on the earth conductor pattern P of the substrate 5. It is fixed to the substrate 5 via a layer (or an epoxy adhesive) 11.

【0021】 また、図3において、金属キャップ6は基板5のアース用導体パターンP上に 半田層(又は、導電性接着剤)12を介して固着されている。Further, in FIG. 3, the metal cap 6 is fixed onto the grounding conductor pattern P of the substrate 5 via a solder layer (or a conductive adhesive) 12.

【0022】 さらに、図3において、焦電素子3は基板5の導体パターンD上に導電ペース トや導電性接着剤12aを介して基板5に実装され、その周辺にはプリアンプ部 品4も基板5の導体パターンD上に導電ペーストや導電性接着剤を介して基板5 に実装されている。Further, in FIG. 3, the pyroelectric element 3 is mounted on the substrate 5 via the conductive paste or the conductive adhesive 12 a on the conductor pattern D of the substrate 5, and the preamplifier component 4 is also provided on the periphery thereof. 5 is mounted on the substrate 5 via a conductive paste or a conductive adhesive on the conductor pattern D.

【0023】 また、基板5上に形成した6つの導体パターン(図2、図7参照)13を端子 として使用でき、小型化に寄与できる。この際、4組の焦電出力をそれぞれのプ リアンプを通してインピーダンス変換して出力する多素子型焦電検出器を例に挙 げると、この4素子型の場合、端子13は、電源端子(VDD)、アース端子(E )、出力端子(Vs1,Vs2,Vs3,Vs4)である(図8参照)。なお、図8にお いて、符号C1 ,C2 はそれぞれ焦電素子3によって発生する、受光部Gの受光 電極−共通電極間の容量であり、符号TおよびRG はプリアンプ4を形成する部 品であるJ−FETおよびチップ抵抗である。Further, the six conductor patterns (see FIGS. 2 and 7) 13 formed on the substrate 5 can be used as terminals, which contributes to miniaturization. At this time, taking a multi-element type pyroelectric detector that outputs four sets of pyroelectric outputs through impedance conversion through respective preamplifiers, in the case of this four-element type, the terminal 13 is a power supply terminal ( V DD ), a ground terminal (E), and output terminals (V s1 , V s2 , V s3 , V s4 ) (see FIG. 8). In FIG. 8, reference numerals C 1 and C 2 are capacitances between the light receiving electrode and the common electrode of the light receiving portion G, which are generated by the pyroelectric element 3, and reference numerals T and R G form the preamplifier 4. These are the J-FET and the chip resistor, which are the components.

【0024】 この実施例のものは、上記構成を有するから、基板5の一方の面5aには焦電 素子3が載置されており、基板5を挟んでその対応する位置に、光学フィルタ1 が実装されている。この際、光学フィルタ1を直接基板5に接着するのでは無く 、光学フィルタ1を一旦それらを固定するフィルタホルダ2に接着または接合し た後、そのフィルタホルダ2を基板5に固定することから、光学フィルタを直接 基板に接着する場合に比べて、高い接着強度と気密性が得られる。Since this embodiment has the above-mentioned configuration, the pyroelectric element 3 is placed on the one surface 5a of the substrate 5, and the optical filter 1 is placed at the corresponding position with the substrate 5 sandwiched therebetween. Has been implemented. At this time, the optical filter 1 is not directly bonded to the substrate 5, but the optical filter 1 is once bonded or bonded to the filter holder 2 for fixing them, and then the filter holder 2 is fixed to the substrate 5. Higher adhesive strength and airtightness can be obtained compared to the case where the optical filter is directly adhered to the substrate.

【0025】 すなわち、基板5に熱膨張率の差によるせん断応力や機械的たわみ等の変形が 生じたときなどにおいて、基板5と光学フィルタ1の間にフィルタホルダ2を介 しているため、光学フィルタを直接基板に接着または接合した場合よりも前記基 板5の変形の影響を受けないことで固定が強固で、接着強度、気密性を保つこと ができる。That is, when the substrate 5 is deformed due to a difference in coefficient of thermal expansion such as shear stress or mechanical deflection, the filter holder 2 is interposed between the substrate 5 and the optical filter 1, and therefore the optical Since the filter is not affected by the deformation of the substrate 5 more than when the filter is directly bonded or joined to the substrate, the fixing is stronger and the adhesive strength and airtightness can be maintained.

【0026】 また、光学フィルタ1とそれらを固定するフィルタホルダ2とは、シリコン系 などの弾性接着剤10にて固定し、フィルタホルダ2と基板5との間は、半田1 1付け、又は、エポキシ接着剤など、接着強度に重点をおいて接着方法を選択で きる。Further, the optical filter 1 and the filter holder 2 for fixing them are fixed with an elastic adhesive 10 such as a silicon-based material, and solder 11 is attached between the filter holder 2 and the substrate 5, or The adhesion method can be selected by focusing on the adhesion strength such as epoxy adhesive.

【0027】 さらに、フィルタホルダ2の窓枠8aによって、光学フィルタ1を通過する赤 外光が4つの各受光部Gに入射する際、他の受光部Gに洩れないように受光部G ,G,G,G間のクロストークを防止できる。Further, by the window frame 8a of the filter holder 2, when the infrared light passing through the optical filter 1 enters each of the four light receiving portions G, the light receiving portions G 1, G 2 are prevented from leaking to the other light receiving portions G 1. , G, G can be prevented from crosstalk.

【0028】 図9は、基板5に焦電素子3の温度補償用センサや感度チェック用の抵抗体な どの部品18を基板の光学フィルタ側5bの延設領域Mに配置したこの考案の第 2の実施例を示す。この際、延設領域Mに、上記第1の実施例と同様に、端子の 導体パターン13aを形成できるとともに、延設領域Mにはアース用導体パター ンPが不要となる。FIG. 9 shows a second embodiment of the present invention in which a component 18 such as a temperature compensation sensor for the pyroelectric element 3 and a resistor for sensitivity checking is arranged on the substrate 5 in the extension region M on the optical filter side 5b of the substrate. An example of is shown. At this time, the conductor pattern 13a of the terminal can be formed in the extension region M as in the first embodiment, and the ground conductor pattern P is not required in the extension region M.

【0029】 図10は、16素子アレイSを形成した多素子型焦電検出器において、増幅回 路や判断回路等の後段の回路19を基板5の焦電素子側5aに配置したこの考案 の第3の実施例を示す。後段の回路19は金属キャップ6の外部に実装されてい る。基板5の光学フィルタ側5bには端子の導体パターン13bが形成されてい る。FIG. 10 shows a multi-element pyroelectric detector in which a 16-element array S is formed, in which a circuit 19 in the subsequent stage such as an amplification circuit and a determination circuit is arranged on the pyroelectric element side 5 a of the substrate 5. A third embodiment will be described. The circuit 19 in the latter stage is mounted outside the metal cap 6. A conductor pattern 13b of a terminal is formed on the optical filter side 5b of the substrate 5.

【0030】 また、図11は、上記第1、2の各実施例の多素子型焦電検出器に、増幅回路 や判断回路等の後段の回路19を焦電素子側5aに配置したこの考案の第4の実 施例を示す。後段の回路19は金属キャップ6の外部に実装されている。Further, FIG. 11 is a schematic view of the multi-element type pyroelectric detector of the first and second embodiments, in which a circuit 19 at a subsequent stage such as an amplifying circuit and a judging circuit is arranged on the pyroelectric element side 5a. The fourth practical example of is shown. The circuit 19 in the latter stage is mounted outside the metal cap 6.

【0031】 このように第2〜4の各実施例では、基板5の片面の光学フィルタ側5bに焦 電素子3の温度補償用センサや感度チェック用の抵抗体などの部品18を内蔵し たり、基板5のもう一方面の焦電素子側5aに増幅回路等の後段の回路19を基 板5に付加でき、前記部品18や後段の回路19を基板5に一体化する場合、パ ッケージや構造上の制約を受けにくく、基板5上に搭載する部品の増加のみで対 応できるため、組み立てる際の負担が小さく、比較的小ロットの生産にも対応で きる。 As described above, in each of the second to fourth embodiments, the component 18 such as the temperature compensating sensor of the pyroelectric element 3 and the sensitivity checking resistor is built in the optical filter side 5b on one surface of the substrate 5. When a circuit 19 in the subsequent stage such as an amplifier circuit can be added to the substrate 5 on the pyroelectric element side 5a on the other surface of the substrate 5, and the component 18 and the circuit 19 in the subsequent stage are integrated with the substrate 5, the package or Since the structure is unlikely to be restricted and it can be dealt with only by increasing the number of parts to be mounted on the substrate 5, the burden of assembling is small and it is possible to cope with the production of a relatively small lot.

【0032】[0032]

【考案の効果】[Effect of device]

以上のようにこの考案によれば、金属ステム上に基板を設けた従来の構造と比 較して、以下の利点がある。 1.多素子化した場合でも、量産に向いた構造を得ることができる。 2.光学フィルタを直接プリント基板に接着する場合に比べて、高い接着強度 と気密性が得られる。複数の光学フィルタを用いた場合では、容易に高い接着強 度維持できることで有利である。 3.多素子化・複合機能化が比較的簡単に対応できる。素子の形状、付加回路 (プリアンプなど)、出力ピン数等が変わっても比較的自由に対応できる。 4.後段の回路も同一プリント基板上に一体化して実装することができる。 増幅回路や焦電素子の温度補償用センサや感度チェック用の抵抗体などを自由に 配置できるため、外部の雑音やドリフトに対して比較的強い構造が得られる。 As described above, the present invention has the following advantages as compared with the conventional structure in which the substrate is provided on the metal stem. 1. Even if the number of elements is increased, a structure suitable for mass production can be obtained. 2. Higher adhesive strength and airtightness can be obtained compared to the case where the optical filter is directly adhered to the printed circuit board. When a plurality of optical filters are used, it is advantageous that the high adhesive strength can be easily maintained. 3. It is possible to deal with multiple elements and multiple functions relatively easily. Even if the element shape, additional circuit (preamplifier, etc.), the number of output pins, etc. are changed, it is possible to respond relatively freely. 4. The circuits in the subsequent stages can be integrally mounted on the same printed circuit board. Since the amplifier circuit, temperature compensation sensor for the pyroelectric element, and resistor for sensitivity check can be freely arranged, a structure relatively strong against external noise and drift can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この考案の第1の実施例を示す分解斜視図であ
る。
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a first embodiment of the present invention.

【図2】上記実施例における全体斜視図である。FIG. 2 is an overall perspective view of the above embodiment.

【図3】上記実施例における要部構成説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a main part configuration in the embodiment.

【図4】上記実施例における簡略化した上面図である。FIG. 4 is a simplified top view of the above embodiment.

【図5】上記実施例における簡略化した側面図である。FIG. 5 is a simplified side view of the above embodiment.

【図6】上記実施例における簡略化した断面図である。FIG. 6 is a simplified cross-sectional view of the above embodiment.

【図7】上記実施例における簡略化した下面図である。FIG. 7 is a simplified bottom view of the above embodiment.

【図8】上記実施例における等価回路図である。FIG. 8 is an equivalent circuit diagram in the above embodiment.

【図9】この考案の第2の実施例を示す全体斜視図であ
る。
FIG. 9 is an overall perspective view showing a second embodiment of the present invention.

【図10】この考案の第3の実施例を示す全体斜視図で
ある。
FIG. 10 is an overall perspective view showing a third embodiment of the present invention.

【図11】この考案の第4の実施例を示す全体構成説明
図である。
FIG. 11 is an explanatory view of the overall configuration showing a fourth embodiment of the present invention.

【図12】従来の一般的な焦電型検出器を示す全体構成
説明図である。
FIG. 12 is an overall configuration explanatory view showing a conventional general pyroelectric detector.

【図13】多素子化した場合の従来の多素子型焦電検出
器を示す構成説明図である。
FIG. 13 is a structural explanatory view showing a conventional multi-element type pyroelectric detector in the case of using multiple elements.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…光学フィルタ、2…フィルタホルダ、3…焦電素
子、4…プリアンプ、5…基板、5a…基板の焦電素子
側、5b…基板の光学フィルタ側、6…金属キャップ、
7…開孔、8…光学フィルタの取付部。
1 ... Optical filter, 2 ... Filter holder, 3 ... Pyroelectric element, 4 ... Preamplifier, 5 ... Board, 5a ... Pyroelectric element side of board, 5b ... Optical filter side of board, 6 ... Metal cap,
7 ... Opening hole, 8 ... Optical filter mounting part.

Claims (10)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項1】 ガス分析用セル中で測定ガスの種類や濃
度に応じた特性吸収を受けた赤外光を受光する複数個の
受光部を一つの焦電素子上に集積化してなる多素子型焦
電検出器において、両面を連通する開孔を有する基板
と、この基板を挟んでそれぞれの面に前記開孔に臨んで
実装される焦電素子および複数の光学フィルタと、前記
基板の焦電素子側に実装される前記各受光部のプリアン
プ部品と、前記焦電素子側の少なくとも前記焦電素子お
よびプリアンプ部品を覆う金属キャップと、前記各光学
フィルタの取付部を有して前記基板の光学フィルタ側に
固定され、それによって、各光学フィルタを通過する赤
外光を対向する受光部のそれぞれに受光させうるフィル
タホルダとを備えた多素子型焦電検出器。
1. A multi-element in which a plurality of light receiving portions for receiving infrared light which has been absorbed characteristically according to the type and concentration of a measurement gas in a gas analysis cell are integrated on one pyroelectric element. In a type pyroelectric detector, a substrate having an opening communicating with both surfaces, a pyroelectric element and a plurality of optical filters mounted on the respective surfaces sandwiching the substrate facing the opening, and a focus of the substrate. A preamplifier component of each of the light receiving portions mounted on the electric element side, a metal cap that covers at least the pyroelectric element and the preamplifier component on the pyroelectric element side, and a mounting portion of each optical filter of the substrate. A multi-element pyroelectric detector provided with a filter holder which is fixed to the optical filter side and thereby allows infrared light passing through each optical filter to be received by each of the opposed light receiving portions.
【請求項2】 フィルタホルダは窓枠からなる取付部を
光学フィルタの数だけ備えている請求項1に記載の多素
子型焦電検出器。
2. The multi-element type pyroelectric detector according to claim 1, wherein the filter holder is provided with as many mounting portions as window frames as the number of optical filters.
【請求項3】 基板は、光学フィルタ側の面に一部を除
いてグランドにつながっているアース用導体パターンを
有し、一方、焦電素子側の金属キャップとの接触部分の
みにもアース用導体パターンを有するとともに、金属キ
ャップとの非接触部分に電源や信号線の導電パターンを
有する請求項1に記載の多素子型焦電検出器。
3. The substrate has a conductor pattern for grounding, which is connected to the ground except a part on the surface on the optical filter side, and at the same time, grounds only the contact portion with the metal cap on the pyroelectric element side. The multi-element pyroelectric detector according to claim 1, wherein the pyroelectric detector has a conductor pattern and also has a conductive pattern of a power supply and a signal line in a portion that does not contact the metal cap.
【請求項4】 光学フィルタはシリコン系などの弾性接
着剤にてフィルタホルダの取付部に固定されるととも
に、フィルタホルダは基板のアース用導体パターン上に
半田層、又は、エポキシ接着剤を介して基板に固着され
る請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の多素子型
焦電検出器。
4. The optical filter is fixed to the mounting portion of the filter holder with an elastic adhesive such as a silicon-based adhesive, and the filter holder is soldered on the grounding conductor pattern of the substrate via a solder layer or an epoxy adhesive. The multi-element pyroelectric detector according to any one of claims 1 to 3, which is fixed to a substrate.
【請求項5】 金属キャップは基板のアース用導体パタ
ーン上に半田層、又は、導電性接着剤を介して固着され
る請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の多素子型
焦電検出器。
5. The multi-element type pyroelectric detection according to claim 1, wherein the metal cap is fixed on the grounding conductor pattern of the substrate via a solder layer or a conductive adhesive. vessel.
【請求項6】 焦電素子は基板の導体パターン上に導電
ペーストや導電性接着剤を介して基板に実装され、その
周辺にはプリアンプ部品が基板の導体パターン上に導電
ペーストや導電性接着剤を介して基板に実装されている
請求項1に記載の多素子型焦電検出器。
6. The pyroelectric element is mounted on a substrate via a conductive paste or a conductive adhesive on a conductive pattern of the substrate, and a preamplifier component is provided around the conductive pattern or a conductive adhesive on the conductive pattern of the substrate. The multi-element type pyroelectric detector according to claim 1, which is mounted on a substrate via the.
【請求項7】 アース用導体パターンが厚さ0.1〜
0.3mm程度の銅箔からなる電磁シールド用厚膜導体
層である請求項3に記載の多素子型焦電検出器。
7. The grounding conductor pattern has a thickness of 0.1 to 10.
The multi-element pyroelectric detector according to claim 3, which is a thick-film conductor layer for electromagnetic shield made of a copper foil of about 0.3 mm.
【請求項8】 受光部の出力端子が基板の光学フィルタ
側の一部端面に導体パターンとして形成されている請求
項1に記載の多素子型焦電検出器。
8. The multi-element pyroelectric detector according to claim 1, wherein the output terminal of the light receiving portion is formed as a conductor pattern on a partial end surface of the substrate on the optical filter side.
【請求項9】 基板は焦電素子の温度補償用センサや感
度チェック用の抵抗体などが配置されてなる請求項1に
記載の多素子型焦電検出器。
9. The multi-element pyroelectric detector according to claim 1, wherein the substrate is provided with a sensor for temperature compensation of the pyroelectric element, a resistor for sensitivity check, and the like.
【請求項10】 基板は増幅回路や判断回路等の後段の
回路が焦電素子側に配置されてなる請求項1に記載の多
素子型焦電検出器。
10. The multi-element type pyroelectric detector according to claim 1, wherein the substrate is provided with circuits at the subsequent stage such as an amplifier circuit and a determination circuit arranged on the pyroelectric element side.
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