JPH07248257A - 赤外線検知器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 振動に対する信頼性が高く構成的に簡易な電
気的接続を有する赤外線検知器を提供すること。 【構成】 本発明では、真空の容器内に収容された赤外
線検出素子と、該赤外線検出素子を所定温度に冷却する
ための冷却手段と、前記赤外線検出素子の出力を外部に
導出するための接続手段とを備えた赤外線検知器におい
て、前記接続手段は、前記赤外線検出素子に接続された
フレキシブルパターン基板と、一端が前記フレキシブル
パターン基板に接続され他端が前記容器の外部に突出し
たリードアウト手段とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、赤外線検知器に関し、
さらに詳細には赤外線検知素子を極低温に冷却して使用
する赤外線検知器に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は、従来の赤外線検知器の構成を示
す断面図である。一方、図４は図３に対応した図であっ
て、従来の赤外線検知器の要部構成を示す斜視図であ
る。図３および図４を参照すると、図示の赤外線検知器
は、真空容器１０２に収容された赤外線検知素子１０１
と、この赤外線検知素子１０１を極低温に冷却するため
の冷却機１０３とを備えている。

【０００３】真空容器１０２は外筒１０４と内筒１０５
とからなり、外筒１０４の内周壁面と内筒１０５の外周
壁面との間に形成される空間が真空状態に保持されてい
る。外筒１０４の上部壁中央には、被写体からの赤外線
を赤外線検知素子１０１に導き入れるための窓１０６が
形成されている。赤外線検知素子１０１はホルダ１０７
によって保持されており、ホルダ１０７は内筒１０５の
上方開口部に固定されたコールドプレート１０８に取り
付けられている。被写体からの赤外線以外の光が赤外線
検知素子１０１に入射することがないように、赤外線検
知素子１０１はコールドシールド１１０によって図示の
ように包囲されている。

【０００４】冷却機１０３の冷却ヘッドを構成するコー
ルドフィンガ１０３ａは、内筒１０５内に進入するよう
に形成されている。コールドフィンガ１０３ａの先端面
とコールドプレート１０８との間には、コールドフィン
ガ１０３ａからの冷熱を赤外線検知素子１０１に伝える
サーマルインターフェース１１１が設けられている。こ
うして、赤外線検知素子１０１は、真空容器１０２内で
極低温に冷却され、窓１０６を透過して入射した赤外線
を検出し、検出した赤外線を電気信号に変換して出力す
る。

【０００５】赤外線検知素子１０１の受光面とは反対側
の面（図中下面）には、ワイヤ１０９ａおよび１１９ｂ
の一端がワイヤーボンディングにより接続されている。
そして、ワイヤ１０９ａおよび１０９ｂの他端は、ホル
ダ１０７の側壁面に形成されたパッド１１２ａおよび１
１２ｂにそれぞれ接続されている。また、内筒１０５の
外周壁面には、その軸線方向にほぼ平行に且つ周方向に
間隔を隔てて配置された所定数の配線からなるパターン
配線１１４が形成されている。パッド１１２ａおよび１
１２ｂは、それぞれリード線１１３ａおよび１１３ｂを
介してパターン配線１１４の一端に接続されている。一
方、パターン配線１１４の他端は、リード線１１３ｃお
よび１１３ｄを介してリードアウトピン１１５ａおよび
１１５ｂの一端にそれぞれ接続されている。リードアウ
トピン１１５ａおよび１１５ｂは、図示のように、外筒
１０４の周壁を放射状に貫通するように構成されてい
る。

【０００６】なお、ホルダ１０７の側壁面に形成された
パッド１１２ａおよび１１２ｂからリードアウトピン１
１５ａおよび１１５ｂまでの電気的接続の様子は、図４
に明瞭に示されている。図４において、パッド１１２ａ
（１１２ｂ）とリード線１１３ａ（１１３ｂ）との接
続、リード線１１３ａ（１１３ｂ）と内筒パターン配線
１１４との接続、内筒パターン配線１１４とリード線１
１３ｃ（１１３ｄ）との接続、およびリード線１１３ｃ
（１１３ｄ）とリードアウトピン１１５ａ（１１５ｂ）
との接続は、真空度を維持するために放出ガスの少ない
真空用ハンダ材を用いたハンダ付けによってなされてい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の赤
外線検知器では、パターン配線が内筒の外周壁面外周壁
面のような曲面上に形成されていた。したがって、曲面
上にパターン配線を剥離しないように形成することは困
難であるという不都合があった。また、内筒がガラスか
らなる場合にはその融点が低すぎてパターン配線を形成
するのが困難なため、内筒の外周壁にリード線を埋設す
るような方法も考えられる。しかしながら、ガラス壁に
溝を刻設し、リード線を敷設してからガラス粉を用いて
リード線を覆うのは、極めて手間がかかりコストが上昇
するという不都合があった。

【０００８】また、上述の数多くの電気的接続点の各々
において真空ハンダ付けを行うことは、手間がかかりコ
ストの上昇を招くばかりでなく、振動に対する電気的接
続の信頼性ひいては赤外線検知器の信頼性が損なわれ易
いという不都合があった。さらに、円周面上に形成され
たパターン配線に対応してリードアウトピンを放射状に
配列している。このため、各リードアウトピンの貫通孔
について容器の密封性を確保しなければならないので、
手間がかかりコストが上昇するという不都合があった。
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、振
動に対する信頼性が高く構成的に簡易な電気的接続を有
する赤外線検知器を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、真空の容器内に収容された赤外線検出素子と、該赤
外線検出素子を所定温度に冷却するための冷却手段と、
前記赤外線検出素子の出力を外部に導出するための接続
手段とを備えた赤外線検知器において、前記接続手段
は、前記赤外線検出素子に接続されたフレキシブルパタ
ーン基板と、一端が前記フレキシブルパターン基板に接
続され他端が前記容器の外部に突出したリードアウト手
段とを備えていることを特徴とする赤外線検知器を提供
する。

【００１０】好ましい態様によれば、前記リードアウト
手段は複数のリードアウトピンが互いにほぼ平行に形成
されたリードアウト基板であり、該リードアウト基板と
前記フレキシブルパターン基板との接続がほぼ平面上で
なされている。さらに、前記リードアウト基板と前記フ
レキシブルパターン基板との接続、および前記赤外線検
知素子と前記フレキシブルパターン基板との接続が、リ
ローボンディングによりなされているのが好ましい。

【００１１】

【作用】上述のように、本発明の赤外線検知器では、赤
外線検知素子とリードアウトピンとの間の接続が、フレ
キシブルパターン基板を介して行われる。フレキシブル
パターン基板は全体的に平面状で可撓性があり、内筒の
外周壁面から離間して設けられる。したがって、外筒の
外周壁面上にパターン配線を形成する困難性が回避さ
れ、製造が容易になる。

【００１２】また、複数のリードアウトピンが互いにほ
ぼ平行に配列されたリードアウト基板を用いて、リード
アウト基板とフレキシブルパターン基板との接続がほぼ
平面上でなされるようにすれば、接続が容易になり信頼
性および生産性が向上する。この場合、赤外線検知素子
とフレキシブルパターン基板との接続、あるいはリード
アウト基板とフレキシブルパターン基板との接続をリフ
ローボンディングにより行れば、接続が容易になり信頼
性および生産性が向上する。

【００１３】

【実施例】本発明の実施例を、添付図面に基づいて説明
する。図１は、本発明の実施例にかかる赤外線検知器の
構成を示す断面図である。一方、図２は、図１に対応す
る図であって、本発明の実施例にかかる赤外線検知器の
要部構成を示す斜視図である。図１および図２を参照す
ると、図示の赤外線検知器は、真空容器２に収容された
赤外線検知素子１と、この赤外線検知素子１を極低温
（たとえば８０Ｋ程度）に冷却するための冷却機３とを
備えている。

【００１４】真空容器２は外筒４と内筒５とからなり、
外筒４の内周壁面と内筒５の外周壁面との間に形成され
る空間が真空状態に保持されている。外筒４の上部壁中
央には、被写体からの赤外線を赤外線検知素子１に導き
入れるための窓６が形成されている。赤外線検知素子１
はホルダ７によって保持されている。一方、ホルダ７
は、内筒５の上方開口部に固定されたコールドプレート
８に取り付けられている。

【００１５】また、被写体からの赤外線以外の光が赤外
線検知素子１に入射することがないように、赤外線検知
素子１は図示のようにコールドシールド１０によって包
囲されている。コールドシールド１０はホルダ７上に取
り付けられているので、冷却機３の作用により、赤外線
検知素子１と同様に極低温に冷却される。こうして、極
低温に冷却されたコールドシールド１０自体からの赤外
線放射が防止される。なお、内筒５は、ガラスやセラミ
ックスなどの熱伝導率の比較的小さい材料で成形されて
いる。

【００１６】冷却機３の冷却ヘッドを構成するコールド
フィンガ３ａは、図示のように、内筒５内に進入するよ
うに形成されている。コールドフィンガ３ａの先端面と
コールドプレート８との間には、コールドフィンガ３ａ
からの冷熱を赤外線検知素子１に伝えるためのサーマル
インターフェース１１が設けられている。したがって、
冷却機３が作動すると、コールドフィンガ３ａからの冷
熱がサーマルインターフェース１１を介してコールドプ
レート８に伝わり、さらにこのコールドプレート８に接
するホルダ７を介して赤外線検知素子１に伝わる。

【００１７】こうして、赤外線検知素子１は、断熱構造
を有する真空容器２内で冷却機３の作用により冷却され
る。やがて、赤外線検知素子１が所定の温度（たとえば
８０Ｋ程度）に達すると、窓６を透過して入射する赤外
線を検出し、検出した赤外線を電気信号に変換して出力
する。

【００１８】一方、赤外線検知素子１の受光面とは反対
側の面（図中下面）には、ワイヤ９ａおよび９ｂの一端
がワイヤーボンディングにより接続されている。そし
て、ワイヤ９ａおよび９ｂの他端は、ホルダ７の側壁面
に形成されたパッド１２ａおよび１２ｂにそれぞれ接続
されている。パッド１２ａおよび１２ｂは、真空用のハ
ンダ材によるリフローボンディングにより、フレキシブ
ルパターン基板１４ａおよび１４ｂの一端にそれぞれ接
続されている。フレキシブルパターン基板１４は全体的
に平面状であり、内筒５とは離間している。一方、フレ
キシブルパターン基板１４ａおよび１４ｂの他端は、真
空用のハンダ材によるリフローボンディングにより、リ
ードアウト基板１５ａおよび１５ｂの一端に接続されて
いる。

【００１９】なお、リードアウト基板１５ａおよび１５
ｂは、それぞれ基板上に所定数のリードアウトピンを互
いにほぼ平行に配列して構成されている。したがって、
フレキシブルパターン基板１４ａおよび１４ｂの他端と
リードアウト基板１５ａおよび１５ｂの一端との接続
は、平面上でなされるようになっている。そして、リー
ドアウト基板１５ａおよび１５ｂの他端は、図１に示す
ように、外筒４の周壁を貫通し外部に突出している。こ
うして、赤外線検知素子１が出力する電気信号は、外部
に突出したリードアウトピン基板１５ａおよび１５ｂの
他端を介して外部の装置（不図示）に送られ、最終的に
映像信号に変換される。

【００２０】なお、真空中における放出ガスが少ない構
造の（たとえばカプトン層によって銅線を被覆した接着
材を使用しないタイプ）フレキシブルパターン基板を使
用すれば、容器内の真空度の劣化を伴うことがなく有利
である。また、上述の実施例では、リードアウトピン基
板を用いた例を示しているが、フレキシブルパターン基
板の他端を複数の独立したリードアウトピンに接続して
もよい。さらに、上述の実施例では、フレキシブルパタ
ーン基板の両端の接続にリフローボンディングを使用す
る例を示したが、フレキシブルパターン基板のいずれか
一端のみにリフローボンディングを使用してもよいし、
その一端または両端に通常の真空用ハンダ付けを行って
もよいし、ワイヤーボンディングに代表されるような超
音波溶着を行ってもよい。

【００２１】

【効果】以上説明したように、本発明の赤外線検知器で
は、赤外線検知素子とリードアウトピンとの間の接続
に、外筒の外周壁面上に形成されたパターン配線ではな
くフレキシブルパターン基板を用いている。その結果、
振動に対する信頼性が高く構成的に簡易な電気的接続を
実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例にかかる赤外線検知器の構成を
示す断面図である。

【図２】図１に対応した図であって、本発明の実施例に
かかる赤外線検知器の要部構成を示す斜視図である。

【図３】従来の赤外線検知器の構成を示す断面図であ
る。

【図４】図３に対応した図であって、従来の赤外線検知
器の要部構成を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 赤外線検知素子 ２ 真空容器 ３ 冷却機 ４ 外筒 ５ 内筒 ６ 窓 ７ ホルダ ８ コールドプレート ９ ワイヤ １０ コールドシールド １１ サーマルインターフェース １２ パッド １４ フレキシブルパターン基板 １５ リードアウト基板

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空の容器内に収容された赤外線検出素
   子と、該赤外線検出素子を所定温度に冷却するための冷
   却手段と、前記赤外線検出素子の出力を外部に導出する
   ための接続手段とを備えた赤外線検知器において、 前記接続手段は、前記赤外線検出素子に接続されたフレ
   キシブルパターン基板と、一端が前記フレキシブルパタ
   ーン基板に接続され他端が前記容器の外部に突出したリ
   ードアウト手段とを備えていることを特徴とする赤外線
   検知器。
2. 【請求項２】 前記リードアウト手段は複数のリードア
   ウトピンが互いにほぼ平行に形成されたリードアウト基
   板であり、該リードアウト基板と前記フレキシブルパタ
   ーン基板との接続がほぼ平面上でなされていることを特
   徴とする請求項１に記載の赤外線検知器。
3. 【請求項３】 前記リードアウト基板と前記フレキシブ
   ルパターン基板との接続は、リフローボンディングによ
   りなされていることを特徴とする請求項２に記載の赤外
   線検知器。
4. 【請求項４】 前記赤外線検知素子と前記フレキシブル
   パターン基板との接続は、リローボンディングによりな
   されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか
   １項に記載の赤外線検知器。