JPH10246667A - 熱型赤外線センサ - Google Patents
熱型赤外線センサInfo
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- JPH10246667A JPH10246667A JP9062418A JP6241897A JPH10246667A JP H10246667 A JPH10246667 A JP H10246667A JP 9062418 A JP9062418 A JP 9062418A JP 6241897 A JP6241897 A JP 6241897A JP H10246667 A JPH10246667 A JP H10246667A
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Landscapes
- Radiation Pyrometers (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高感度で信頼性の高い熱型赤外線センサを安
価に提供する。 【解決手段】 微量のカーボンを含有した樹脂材よりな
る赤外線受光部６の下層と、センサパターン３の冷接点
ＰC を覆う位置とに、赤外線反射率が高く、熱伝導性の
良い膜５を、フォトリソグラフィーによるパターニング
により形成する。
価に提供する。 【解決手段】 微量のカーボンを含有した樹脂材よりな
る赤外線受光部６の下層と、センサパターン３の冷接点
ＰC を覆う位置とに、赤外線反射率が高く、熱伝導性の
良い膜５を、フォトリソグラフィーによるパターニング
により形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱型赤外線センサ
の赤外線吸収効率を向上させるための改良に関する。
の赤外線吸収効率を向上させるための改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】熱型赤外線センサは、通常、電気絶縁性
基板の表面に、互いに直列に接続した複数対の熱電対
（熱電対列、サーモパイル）を放射状に配置してセンサ
パターンを形成したもので、その受光部となる中央部が
温接点（群）となり、外周部を冷接点（群）としてい
た。
基板の表面に、互いに直列に接続した複数対の熱電対
（熱電対列、サーモパイル）を放射状に配置してセンサ
パターンを形成したもので、その受光部となる中央部が
温接点（群）となり、外周部を冷接点（群）としてい
た。
【０００３】その温接点は中心部近くまで延ばして検知
面積を中央部に集約させると共に、赤外線エネルギーを
効果的に吸収できるように、温接点の表面に赤外線を吸
収する金属膜を形成して、これを赤外線受光部としてい
た。
面積を中央部に集約させると共に、赤外線エネルギーを
効果的に吸収できるように、温接点の表面に赤外線を吸
収する金属膜を形成して、これを赤外線受光部としてい
た。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の熱型赤外線セン
サでは、赤外線受光部は金黒などの蒸着膜にて形成され
ており、付着強度が弱く、剥離することがあった。ま
た、センサパターンの冷接点に赤外線が入射し、感度が
低下する等の問題があった。さらに、入射した赤外線が
受光部を透過してしまうため、赤外線受光部の吸収効率
が低下し、感度が低下する問題もあった。
サでは、赤外線受光部は金黒などの蒸着膜にて形成され
ており、付着強度が弱く、剥離することがあった。ま
た、センサパターンの冷接点に赤外線が入射し、感度が
低下する等の問題があった。さらに、入射した赤外線が
受光部を透過してしまうため、赤外線受光部の吸収効率
が低下し、感度が低下する問題もあった。
【０００５】例えば、実開平１−１６７６３２号公報に
は、赤外線透過フィルターとエレメントとの間に、赤外
線入射面積を調整するための円環状の赤外線入射面積調
整板を冷接点にできるだけ接近させ、かつ接触しないよ
うに設け、冷接点への赤外線の入射を防止しようとした
サーモパイルが提案されている。しかし、構成が複雑で
あり、かつまた、赤外線受光部との間隔が狭くなるほど
冷接点への赤外線入射防止効果は大きくなるが、温接点
のヒートロスにより感度が低下する難点があった。
は、赤外線透過フィルターとエレメントとの間に、赤外
線入射面積を調整するための円環状の赤外線入射面積調
整板を冷接点にできるだけ接近させ、かつ接触しないよ
うに設け、冷接点への赤外線の入射を防止しようとした
サーモパイルが提案されている。しかし、構成が複雑で
あり、かつまた、赤外線受光部との間隔が狭くなるほど
冷接点への赤外線入射防止効果は大きくなるが、温接点
のヒートロスにより感度が低下する難点があった。
【０００６】また、特開平６−１３７９４３号公報に
は、温接点上部に赤外線受光部を設け、温接点下部には
犠牲層の空間を隔てて赤外線入射膜を設け、赤外線受光
部を透過した赤外線を再度受光部に反射させ吸収させる
サーモパイルが提案されている。しかし、受光部と反射
膜との間隔を大きくすれば反射光による視野ぼけの原因
となり、また、間隔を小さくすれば温接点のヒートロス
となり感度が低下するという問題があった。
は、温接点上部に赤外線受光部を設け、温接点下部には
犠牲層の空間を隔てて赤外線入射膜を設け、赤外線受光
部を透過した赤外線を再度受光部に反射させ吸収させる
サーモパイルが提案されている。しかし、受光部と反射
膜との間隔を大きくすれば反射光による視野ぼけの原因
となり、また、間隔を小さくすれば温接点のヒートロス
となり感度が低下するという問題があった。
【０００７】本発明はこのような実情に鑑みてなされ、
高感度で信頼性の高い熱型赤外線センサを安価に提供す
ることを目的としている。
高感度で信頼性の高い熱型赤外線センサを安価に提供す
ることを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は上述の課題を解
決するための手段を以下のように構成している。すなわ
ち、微量のカーボンを含有した樹脂材よりなる赤外線受
光部の下層と、センサパターンの冷接点を覆う位置と
に、赤外線反射率が高く、熱伝導性の良い膜を、フォト
リソグラフィーによるパターニングにより形成してなる
ことを特徴としている。
決するための手段を以下のように構成している。すなわ
ち、微量のカーボンを含有した樹脂材よりなる赤外線受
光部の下層と、センサパターンの冷接点を覆う位置と
に、赤外線反射率が高く、熱伝導性の良い膜を、フォト
リソグラフィーによるパターニングにより形成してなる
ことを特徴としている。
【０００９】フォトリソグラフィーによるパターニング
で形成される赤外線受光部は、付着強度が安定してお
り、信頼性が向上する。また、そのフォトリソグラフィ
ーによるパターニングでは、蒸着加工等よりも工程が少
なく、コスト安となり、また、歩留まりも向上する。
で形成される赤外線受光部は、付着強度が安定してお
り、信頼性が向上する。また、そのフォトリソグラフィ
ーによるパターニングでは、蒸着加工等よりも工程が少
なく、コスト安となり、また、歩留まりも向上する。
【００１０】赤外線反射率が高く、熱伝導性の良い膜を
赤外線受光部の下層に形成したことにより、その赤外線
受光部を透過した赤外線をまた赤外線受光部にのみに反
射させることができ、赤外線受光部の赤外線吸収率が向
上する。
赤外線受光部の下層に形成したことにより、その赤外線
受光部を透過した赤外線をまた赤外線受光部にのみに反
射させることができ、赤外線受光部の赤外線吸収率が向
上する。
【００１１】一方、センサパターンの冷接点を赤外線反
射率の高い、熱伝導性の良い膜で覆うことにより、その
冷接点に入射しようとする赤外線を反射させることがで
き、出力が向上する。
射率の高い、熱伝導性の良い膜で覆うことにより、その
冷接点に入射しようとする赤外線を反射させることがで
き、出力が向上する。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下に本発明の熱型赤外線センサ
の実施形態を図面を参照しつつ、詳細に説明する。図１
は熱型赤外線センサ１の断面図、図２はその外形図で、
符号２は例えば有機フィルムやシリコン系素材よりなる
電気絶縁性材の基板、３はその基板２の上に形成された
センサパターンで、熱電能の異なる２つの熱電材料、す
なわち、第１物質としてのアンチモン系膜３１と第２物
質としてのビスマス系膜３２とを交互に接合して互いに
直列に接続した熱電対列を放射状に形成したもので、そ
の中央部が温接点ＰH 、周縁部が冷接点ＰC となってい
る。
の実施形態を図面を参照しつつ、詳細に説明する。図１
は熱型赤外線センサ１の断面図、図２はその外形図で、
符号２は例えば有機フィルムやシリコン系素材よりなる
電気絶縁性材の基板、３はその基板２の上に形成された
センサパターンで、熱電能の異なる２つの熱電材料、す
なわち、第１物質としてのアンチモン系膜３１と第２物
質としてのビスマス系膜３２とを交互に接合して互いに
直列に接続した熱電対列を放射状に形成したもので、そ
の中央部が温接点ＰH 、周縁部が冷接点ＰC となってい
る。
【００１３】４はポリイミド系膜またはＳｉＯ2 膜より
なる絶縁膜で、温接点ＰH の上面に形成される絶縁膜４
１、冷接点ＰC の直上に配置される絶縁膜４２よりな
る。５は赤外線反射率の大きい、熱伝導性の良い膜（赤
外線反射膜）で、絶縁膜４１の上面に形成される赤外線
反射膜５１、絶縁膜４２の上面に形成される赤外線反射
膜５２よりなる。６はカーボンを微量含有した樹脂材よ
りなる赤外線受光部である。
なる絶縁膜で、温接点ＰH の上面に形成される絶縁膜４
１、冷接点ＰC の直上に配置される絶縁膜４２よりな
る。５は赤外線反射率の大きい、熱伝導性の良い膜（赤
外線反射膜）で、絶縁膜４１の上面に形成される赤外線
反射膜５１、絶縁膜４２の上面に形成される赤外線反射
膜５２よりなる。６はカーボンを微量含有した樹脂材よ
りなる赤外線受光部である。
【００１４】上述のような構成により、まず、赤外線受
光部６では、カーボンを微量（例えば５ｗｔ％）含有さ
せた樹脂材が赤外線の吸収が良好である上に、その下層
に形成されている赤外線反射膜５１によってその赤外線
受光部６を透過する赤外線が直ちに反射されて再びその
赤外線反射膜５１に吸収される。従って、その赤外線受
光部６における赤外線の吸収率が著しく向上する。な
お、赤外線反射膜５１を設けたことにより、約１０％の
赤外吸収率の向上が確認されている。
光部６では、カーボンを微量（例えば５ｗｔ％）含有さ
せた樹脂材が赤外線の吸収が良好である上に、その下層
に形成されている赤外線反射膜５１によってその赤外線
受光部６を透過する赤外線が直ちに反射されて再びその
赤外線反射膜５１に吸収される。従って、その赤外線受
光部６における赤外線の吸収率が著しく向上する。な
お、赤外線反射膜５１を設けたことにより、約１０％の
赤外吸収率の向上が確認されている。
【００１５】一方、冷接点ＰC が赤外線反射膜５２によ
って覆われているので、その冷接点ＰC へ入射しようと
する赤外線がその赤外線反射膜５２で反射されるため、
冷接点ＰC の昇温が効果的に防がれ、前述の赤外線受光
部６における赤外吸収率の向上と相まって、高感度が達
成される。
って覆われているので、その冷接点ＰC へ入射しようと
する赤外線がその赤外線反射膜５２で反射されるため、
冷接点ＰC の昇温が効果的に防がれ、前述の赤外線受光
部６における赤外吸収率の向上と相まって、高感度が達
成される。
【００１６】このような薄膜の積層構造は、後述するよ
うに、フォトリソグラフィーによるパターニングで容易
に形成することができ、工数の低減と歩留まりの向上が
達成される。また、パターニングによって形成された赤
外線受光部６や赤外線反射膜５は付着強度が安定してお
り、製品品質の信頼性が著しく向上され、高い測定精度
を長期に亘り安定に維持することができる。なお、本実
施形態ではセンサパターン３を十字放射状に形成してい
るが、本発明はこれに限定されることなく、星形に形成
してもよく、その他適宜に形成されてよい。
うに、フォトリソグラフィーによるパターニングで容易
に形成することができ、工数の低減と歩留まりの向上が
達成される。また、パターニングによって形成された赤
外線受光部６や赤外線反射膜５は付着強度が安定してお
り、製品品質の信頼性が著しく向上され、高い測定精度
を長期に亘り安定に維持することができる。なお、本実
施形態ではセンサパターン３を十字放射状に形成してい
るが、本発明はこれに限定されることなく、星形に形成
してもよく、その他適宜に形成されてよい。
【００１７】以下に熱型赤外線センサ１の製作工程につ
いて説明する（図３（Ａ）〜（Ｅ）および図４（Ａ）〜
（Ｅ）参照）。なお、パターニングはフォトリソグラフ
ィーによる。 (1)基板２の上にアンチモン系膜３１を蒸着によって被
着形成する（図３（Ａ）参照）。 (2)アンチモン系膜３１を所定の形状にパターニングす
る（図３（Ｂ）参照）。 (3)ビスマス系膜３２を蒸着によって形成する（図３
（Ｃ）参照）。 (4)ビスマス系膜３２を所定の形状にパターニングし、
複数対の熱電対よりなるセンサパターン３を形成する
（図３（Ｄ）参照）。
いて説明する（図３（Ａ）〜（Ｅ）および図４（Ａ）〜
（Ｅ）参照）。なお、パターニングはフォトリソグラフ
ィーによる。 (1)基板２の上にアンチモン系膜３１を蒸着によって被
着形成する（図３（Ａ）参照）。 (2)アンチモン系膜３１を所定の形状にパターニングす
る（図３（Ｂ）参照）。 (3)ビスマス系膜３２を蒸着によって形成する（図３
（Ｃ）参照）。 (4)ビスマス系膜３２を所定の形状にパターニングし、
複数対の熱電対よりなるセンサパターン３を形成する
（図３（Ｄ）参照）。
【００１８】(5)センサパターン３の上にポリイミド系
あるいはＳｉＯ2 等の絶縁膜４を形成する（図３（Ｅ）
参照）。 (6)絶縁膜４を所定の形状にパターニングする（図４
（Ａ）参照）。 (7)絶縁膜４の上に赤外線反射膜５を形成する（図４
（Ｂ）参照）。その赤外線反射膜５は例えばクロム単層
あるいはクロム−金等の複層であってもよい。 (8)赤外線反射膜５を所定の形状にパターニングする
（図４（Ｃ）参照）。
あるいはＳｉＯ2 等の絶縁膜４を形成する（図３（Ｅ）
参照）。 (6)絶縁膜４を所定の形状にパターニングする（図４
（Ａ）参照）。 (7)絶縁膜４の上に赤外線反射膜５を形成する（図４
（Ｂ）参照）。その赤外線反射膜５は例えばクロム単層
あるいはクロム−金等の複層であってもよい。 (8)赤外線反射膜５を所定の形状にパターニングする
（図４（Ｃ）参照）。
【００１９】(9)カーボンを含有した樹脂系の膜（６）
を形成する（図４（Ｄ）参照）。 (10) 膜（６）を所定の形状にパターニングし、赤外線
受光部６を形成する（図４（Ｅ）参照）。
を形成する（図４（Ｄ）参照）。 (10) 膜（６）を所定の形状にパターニングし、赤外線
受光部６を形成する（図４（Ｅ）参照）。
【００２０】以上のように、フォトリソグラフィーによ
るパターニングによって微細な形状まで精度よく、能率
的に加工することができる。なお、絶縁膜４の材質はポ
ジ型、ネガ型いずれのレジストを用いてもよい。
るパターニングによって微細な形状まで精度よく、能率
的に加工することができる。なお、絶縁膜４の材質はポ
ジ型、ネガ型いずれのレジストを用いてもよい。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の熱型赤外
線センサによれば、微量のカーボンを含有した樹脂材よ
りなる赤外線受光部の下層と、センサパターンの冷接点
を覆う位置とに、赤外線反射率が高く、熱伝導性の良い
膜を、フォトリソグラフィーによるパターニングにより
形成したので、赤外線受光部の付着強度が上がり、信頼
性が向上した。
線センサによれば、微量のカーボンを含有した樹脂材よ
りなる赤外線受光部の下層と、センサパターンの冷接点
を覆う位置とに、赤外線反射率が高く、熱伝導性の良い
膜を、フォトリソグラフィーによるパターニングにより
形成したので、赤外線受光部の付着強度が上がり、信頼
性が向上した。
【００２２】また、赤外線受光部及び赤外線受光部下層
の赤外線反射膜をフォトリソグラフィーにて形成可能と
なり、工数の低減及び歩留まり向上が可能となった。
の赤外線反射膜をフォトリソグラフィーにて形成可能と
なり、工数の低減及び歩留まり向上が可能となった。
【００２３】赤外線受光部の下層に赤外線反射率の高い
膜を形成することにより、赤外線受光部を透過してきた
赤外線を赤外線受光部のみに反射するため、赤外線受光
部の赤外線吸収率が向上した。一方、熱型赤外線センサ
パターンの冷接点を覆うように赤外線反射率の高い膜を
形成することにより、冷接点に入射する赤外線を反射さ
せることができ、感度が向上した。
膜を形成することにより、赤外線受光部を透過してきた
赤外線を赤外線受光部のみに反射するため、赤外線受光
部の赤外線吸収率が向上した。一方、熱型赤外線センサ
パターンの冷接点を覆うように赤外線反射率の高い膜を
形成することにより、冷接点に入射する赤外線を反射さ
せることができ、感度が向上した。
【図１】本発明の熱型赤外線センサの一実施形態を示す
断面図である。
断面図である。
【図２】同外形斜視図である。
【図３】（Ａ）〜（Ｅ）は同製作工程の前半の説明図で
ある。
ある。
【図４】（Ａ）〜（Ｅ）は同製作工程の後半の説明図で
ある。
ある。
３…センサパターン、５…赤外線反射膜、６…赤外線受
光部、ＰC …冷接点。
光部、ＰC …冷接点。
Claims (1)
- 【請求項１】 微量のカーボンを含有した樹脂材よりな
る赤外線受光部の下層と、センサパターンの冷接点を覆
う位置とに、赤外線反射率が高く、熱伝導性の良い膜
を、フォトリソグラフィーによるパターニングにより形
成してなることを特徴とする熱型赤外線センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9062418A JPH10246667A (ja) | 1997-02-28 | 1997-02-28 | 熱型赤外線センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9062418A JPH10246667A (ja) | 1997-02-28 | 1997-02-28 | 熱型赤外線センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10246667A true JPH10246667A (ja) | 1998-09-14 |
Family
ID=13199593
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9062418A Pending JPH10246667A (ja) | 1997-02-28 | 1997-02-28 | 熱型赤外線センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10246667A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4633296B2 (ja) * | 2001-05-18 | 2011-02-16 | 株式会社堀場製作所 | サーモパイルセンサ |
-
1997
- 1997-02-28 JP JP9062418A patent/JPH10246667A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4633296B2 (ja) * | 2001-05-18 | 2011-02-16 | 株式会社堀場製作所 | サーモパイルセンサ |
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