JPH11351961A - 赤外線センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単に製造することができ、回路設計が容易
であり、回路基板に反りなどが発生しない、安価な赤外
線センサを得る。 【解決手段】 ステム１２に、その一方面から他方面に
延びる複数のリード端子１４を形成する。ステム１２の
一方面側において、いくつかのリード端子１４を他のリ
ード端子１４より短くなるように形成する。ＦＥＴ１８
などの電子部品を有する回路基板１６に孔を形成し、長
いリード端子１４を挿通して、短いリード端子１４の端
部で回路基板１６を支持する。長いリード端子と回路基
板１６の電極パターンとを半田２０で接続する。回路基
板１６上に焦電素子２２を取り付け、これらを覆うよう
にキャップを取り付ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は赤外線センサに関
し、特にたとえば、防犯装置などに組み込まれて人間な
どを検知するために用いられる赤外線センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】図１０は、従来の赤外線センサの一例を
示す図解図である。赤外線センサ１は、金属製のステム
２を含む。ステム２の一方面側には、アイレットと呼ば
れる段差部２ａが形成される。ステム２には複数の貫通
孔が形成され、これらの貫通孔にリード端子３が挿通さ
れる。リード端子３は、たとえば封止ガラスなどで固定
され、この封止ガラスによってステム２の貫通孔は封止
される。ステム２の一方面側においては、リード端子３
の中間部が膨らむように、突出部３ａが形成される。そ
して、リード端子３に回路基板４が固定される。回路基
板４には電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）５などによ
って、変換回路が形成される。さらに、回路基板４上に
は、焦電素子６が取り付けられる。この焦電素子６に赤
外線が照射されると電荷が発生し、この電荷が変換回路
によって信号に変換される。

【０００３】この赤外線センサ１では、ステム２と回路
基板４との間にＦＥＴ５などが取り付けられ、回路基板
４の上面に焦電素子６が取り付けられる。そのため、ス
テム２と回路基板４との間には、ＦＥＴ５などの電子部
品のためのスペースを確保するために、隙間が形成され
る。そのため、回路基板４に孔が形成され、この孔にリ
ード端子３が通されるが、リード端子３には突出部３ａ
が形成されているため、この突出部３ａによって回路基
板４が下に落ちたりせず、必要なスペースが確保され
る。回路基板４に形成された変換回路は、回路基板４の
上面に引き出され、半田付けなどによってリード端子３
に接続される。さらに、焦電素子６および回路基板４を
覆うようにして、金属製のキャップ７が被せられ、キャ
ップ７とステム２とが溶接や半田付けなどによって接着
される。キャップ７には、赤外線を透過するための光学
フィルタ８が取り付けられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような赤外線セン
サ１では、ＦＥＴ５などの電子部品を取り付けるため
に、ステム２と回路基板４との間にスペースを確保する
必要がある。そのため、従来の赤外線センサでは、リー
ド端子３に突出部３ａを形成して、回路基板４の高さが
一定となるようにしている。しかしながら、リード端子
３に突出部３ａを形成するのは煩雑であり、加工費用が
高くなってコストアップの原因となる。特に、多素子型
の焦電素子６を用いる場合、図１１および図１２に示す
ように、リード端子３の数は多くなり、これらのリード
端子３に突出部３ａを形成すると赤外線センサが高価に
なってしまう。そこで、コストダウンを行うために、突
出部を形成するリード端子３の数を少なくし、たとえば
回路基板４の４つの角部を支持すると、回路基板４に反
りが発生するという問題がある。さらに、リード端子３
に突出部３ａを形成すると、この突出部３ａが回路基板
４に形成された電極パターンと近接して、リード端子３
の突出部３ａと回路との間で干渉する場合がある。その
ため、回路基板４を作製するときに、パターン設計の妨
げとなる。なお、図１２においては、回路基板４，焦電
素子６とリード端子３との関係を示すために、回路基板
４および焦電素子６が部分的に示されている。

【０００５】それゆえに、この発明の主たる目的は、簡
単に製造することができ、回路設計が容易であり、回路
基板に反りなどが発生しない、安価な赤外線センサを提
供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、ステムと、
ステムの一方面側から他方面側に延びて形成される複数
のリード端子と、ステムの一方面側に配置される回路基
板と、回路基板の上に配置される焦電素子と、焦電素子
に発生した電荷を信号に変換するために回路基板に形成
され、リード端子のいくつかに電気的に接続される変換
回路とを含み、変換回路に接続されないリード端子が回
路基板を支持するために使用される、赤外線センサであ
る。この赤外線センサにおいて、基板を支持するリード
端子は、ステムの一方面側にのみ形成することができ
る。また、回路基板を支持するリード端子に別の電子部
品が接続され、回路基板を支持するリード端子が電子部
品の信号入出力用として用いられるようにしてもよい。

【０００７】変換回路に接続されないリード端子が回路
基板を支持するために使用されているため、支持用のリ
ード端子の長さを調整するだけで回路基板とステムとの
間の間隔を決定することができる。そのため、リード端
子の中間に突出部を形成する必要がない。回路基板を支
持するためのリード端子をステムの一方面側にのみ形成
することにより、赤外線センサの外側には、赤外線セン
サの赤外線検出のための回路に接続されたリード端子の
みが形成される。また、回路基板の支持のためのリード
端子に別の電子部品を接続すれば、赤外線センサに付加
機能を追加することができる。

【０００８】この発明の上述の目的，その他の目的，特
徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳
細な説明から一層明らかとなろう。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１は、この発明の赤外線センサ
の一例を示す斜視図である。赤外線センサ１０は、たと
えば金属などの導電材料で形成されたステム１２を含
む。ステム１２は長方形状に形成され、図２および図３
に示すように、その一方面にアイレットと呼ばれる段差
部１２ａが形成される。ステム１２には複数の貫通孔が
形成され、これらの貫通孔にリード端子１４が挿通され
る。これらのリード端子１４は、たとえば絶縁性の封止
ガラスなどでステム１２に固定されるとともに、この封
止ガラスによって貫通孔が封止される。なお、アース用
として用いられるリード端子１４は、圧入や半田付けな
どの方法により、ステムに電気的に接続されるようにし
て、ステム１２に固定される。

【００１０】この赤外線センサ１０では、図２に示すよ
うに、１４本のリード端子１４が２列に形成されてい
る。ステム１２の一方面側においては、ステム１２の長
手方向の両端側から２番目に配置された４本のリード端
子１４が、他のリード端子１４より短くなるように形成
される。これらの短いリード端子１４は、図３に示すよ
うに、回路基板１６を支持するために使用される。な
お、図３においては、回路基板１６とリード端子１４と
の関係を示すために、回路基板１６が部分的に示されて
いる。回路基板１６は、たとえば絶縁材料で長方形の板
状に形成される。回路基板１６上には、後述の焦電素子
に発生する電荷を信号に変換するための変換回路が形成
される。この変換回路を形成するために、電界効果型ト
ランジスタ（ＦＥＴ）１８などの電子部品が、回路基板
１６に取り付けられる。さらに、回路基板１６には、長
いリード端子１４の配列に対応した位置に、孔が形成さ
れる。これらの孔に長いリード端子１４が挿通される。
このとき、短いリード端子１４が回路基板１６の面に当
たって、回路基板１６が位置決めされる。

【００１１】回路基板１６には、変換回路を形成するた
めに、電極パターンが形成される。これらの電極パター
ンが、リード端子１４を挿通するための孔の内壁や、回
路基板１６に形成された別のスルーホールなどを介し
て、一つの面から反対側の面に引き出される。この回路
基板１６をステム１２上に配置するとき、ＦＥＴ１８な
どの電子部品がステム側１２となるように、回路基板１
６の孔に長いリード端子１４が挿通される。そして、回
路基板１６の上面で、引き出された電極パターンとリー
ド端子１４とが、半田２０などによって接続される。こ
のとき、短いリード端子１４によって回路基板１６が位
置決めされているため、半田付けを容易に行うことがで
きる。

【００１２】回路基板１６上には、焦電素子２２が取り
付けられる。焦電素子２２は、図４に示すように、長方
形の板状の焦電体２４を含む。焦電体２４の一方面上に
は、対向する電極２６ａ，２６ｂが形成され、これらの
電極２６ａ，２６ｂが細い電極で連結されている。この
焦電素子２２では、焦電体２４の一方面上に、このよう
な電極がたとえば８組形成される。そして、焦電体２４
の他方面上には、電極２６ａ，２６ｂに対向する位置
に、電極２８ａ，２８ｂが形成される。したがって、焦
電体２４の他方面上には、８組の対向する電極２８ａ，
２８ｂが形成される。

【００１３】この焦電素子２２が、回路基板１６上に取
り付けられる。このとき、焦電体２４の他方面上に形成
された電極２８ａ，２８ｂが、回路基板１６に形成され
た電極パターンに接続され、焦電素子２２と変換回路と
が接続される。なお、図３では、回路基板１６にあわせ
て、焦電素子２２も部分的に示されている。さらに、ス
テム１２上には、焦電素子２２および回路基板１６など
を覆うようにして、キャップ３０が被せられる。キャッ
プ３０は金属などの導電材料で形成され、キャップ３０
とステム１２とが溶接などによって接続される。キャッ
プ３０には窓部が形成され、この窓部に赤外線を透過さ
せるための光学フィルタ３２が取り付けられる。

【００１４】この赤外線センサ１０は、図５に示すよう
な回路を有する。つまり、焦電素子２２は、電極２８
ａ，２８ｂからみて、互いに逆向きに分極された焦電体
２４が直列に接続された形になっている。そして、電極
２８ａがＦＥＴ１８のゲートに接続され、電極２８ｂが
アース用のリード端子１４に接続される。また、電極２
８ａ，２８ｂ間には、焦電素子２２に発生する電荷を電
圧に変換するためのリーク抵抗３４に接続される。それ
ぞれのＦＥＴ１８のドレインは、１つのリード端子１４
を介して電源に接続される。また、それぞれのＦＥＴ１
８のソースは、個々にリード端子１４に接続される。

【００１５】この赤外線センサ１０では、光学フィルタ
３２から入射した赤外線により、焦電素子２２に電荷が
発生する。この電荷が、リーク抵抗３４によって電圧に
変換され、ＦＥＴ１８のゲートに入力される。ＦＥＴ１
８のドレインには電源が接続されているため、ゲートに
入力される電圧によって、ソースから出力される信号が
変化する。したがって、ＦＥＴ１８のソースから出力さ
れる信号を検出することによって、赤外線センサ１０に
入射する赤外線の変化を検知することができる。

【００１６】この赤外線センサ１０では、リード端子１
４の長さを変え、短いリード端子１４を回路基板１６の
支持用として用いているため、従来の赤外線センサのよ
うに、リード端子１４に突出部を形成する必要がない。
また、変換回路とリード端子１４との接続のために、回
路基板１６の上面側で半田付け作業を行うことができ、
量産効率を良好にすることができる。このように、リー
ド端子１４の製造が簡単となり、組み立て作業も容易に
行うことができるため、製造コストを下げることがで
き、安価な赤外線センサ１０を提供することができる。
また、支持用のリード端子１４の長さを調整することに
よって、回路基板１６とステム１２との間のスペースを
正確に決定することができる。そのため、ステム１２と
回路基板１６との間の間隔をＦＥＴ１８などの電子部品
の高さより大きめに設定しておくことにより、回路基板
１６に電子部品を実装するときに生じる電子部品の傾き
などによる電子部品の高さのばらつきに対応することが
できる。したがって、回路基板１６への電子部品の実装
時における高さや傾きの管理の負担が軽くなり、コスト
ダウンを図ることができる。

【００１７】また、リード端子１４に突出部がないた
め、回路基板１６を支持するときに、回路基板１６に形
成された電極パターンとリード端子１４とが近接しにく
くなり、電極パターンとリード端子１４との間の干渉を
抑えることができる。そのため、回路基板１６の電極パ
ターンの設計が容易となる。さらに、支持用のリード端
子１４の配置を適当に調整することにより、大きい回路
基板１６を用いても、回路基板１６の反りを防ぐことが
できる。たとえば、回路基板１６の４つの角部を支持す
ると、回路基板１６に反りが発生しやすいが、図２のよ
うに、ステム１２の両端側から２番目のリード端子１４
を支持用として用いることにより、回路基板１６の反り
を抑えることができる。なお、従来の赤外線センサにお
いても、突出部を形成したリード端子の数を少なくし、
その位置を調整することにより、回路基板の反りを防ぐ
ことができるが、リード端子の突出部と回路基板の電極
パターンとの干渉を考えると、リード端子の位置を自由
に調整することは困難である。それに対して、この発明
の赤外線センサ１０では、電極パターンとリード端子１
４との間の干渉を抑えることができるため、支持用のリ
ード端子１４の位置を自由に調整することができ、回路
基板１６の反りを防止することができる。

【００１８】なお、図６および図７に示すように、回路
基板１６を支持するためのリード端子１４は、ステム１
２の一方面側のみに形成し、他方面側に延びないように
してもよい。ステム１２の外側に向かってリード端子１
４が延びていれば、赤外線センサ１０を使用するとき
に、回路基板を支持するためのリード端子１４も、外部
の取付け基板などにおいて、特に必要のない半田付けが
行われる。しかしながら、回路基板１６を支持するため
のリード端子１４が外側に向かって延びていなければ、
そのような不要な半田付けを行う必要がなくなる。な
お、図７においても、回路基板１６および焦電素子２２
は、部分的に示されている。

【００１９】また、図８および図９に示すように、回路
基板１６を支持するためのリード端子１４に、変換回路
とは別の電子部品４０を接続してもよい。したがって、
短いリード端子１４は、回路基板１６を支持するととも
に、電子部品４０の入出力用としても用いられる。この
場合、電子部品４０が接続されたリード端子１４は、ス
テム１２の他方面側に延びるように形成されることは言
うまでもない。このような電子部品４０としては、たと
えば、放射温度計測などの基準となる素子の絶対温度の
測定のために、サーミスタ，ボロメータなどを取り付け
ることができる。また、自己診断用の発熱部品として、
発熱抵抗体などを組み込んでもよい。このように、別の
電子部品を組み込むことによって、赤外線センサ１０の
性能に影響を与えることなく、追加機能を付加すること
ができる。なお、図９においても、回路基板１６および
焦電素子２２は、部分的に示されている。

【００２０】なお、焦電素子２２としては、８組の電極
を形成したものに限らず、他の数の電極を形成した焦電
素子を用いてもよい。この場合、それに対応して、ＦＥ
Ｔ１８などの電子部品の数や、リード端子１４の数が調
整される。また、焦電素子２２としては、１枚の焦電体
に電極を形成したものに限らず、２枚またはそれ以上の
焦電体に電極を形成して用いてもよい。この場合、それ
に対応して、支持用の短いリード端子１４の数が調整さ
れる。

【００２１】

【発明の効果】この発明によれば、赤外線センサの製造
を簡単に行うことができ、安価な赤外線センサを提供す
ることができる。しかも、リード端子に突出部を形成す
る必要がないため、回路基板に形成された電極パターン
とリード端子とが近接することを防止することができ、
これらの間の干渉を抑えることができる。さらに、支持
用のリード端子の位置を自由に調整することができ、回
路基板の反りを抑えることができる。このような赤外線
センサにおいて、回路基板を支持するためのリード端子
が外側に延びないようにしておけば、赤外線センサを使
用するときに、不要な半田付けの工程を省略することが
できる。さらに、支持用のリード端子に別の電子部品を
接続することにより、赤外線センサの性能に影響を与え
ることなく、追加機能を付加することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の赤外線センサの一例を示す斜視図で
ある。

【図２】図１に示す赤外線センサに用いられるステムと
リード端子とを示す斜視図である。

【図３】図２に示すステム上に回路基板および焦電素子
を配置した状態を示す側面図解図である。

【図４】図３に示す焦電素子の一例を示す平面図であ
る。

【図５】図１に示す赤外線センサの回路図である。

【図６】この発明の赤外線センサに用いられるステムと
リード端子の他の例を示す斜視図である。

【図７】図６に示すステム上に回路基板および焦電素子
を配置した状態を示す側面図解図である。

【図８】この発明の赤外線センサに用いられるステム上
に別の電子部品を取り付けた状態を示す斜視図である。

【図９】図８に示すステム上に回路基板および焦電素子
を配置した状態を示す側面図解図である。

【図１０】従来の赤外線センサの一例を示す図解図であ
る。

【図１１】従来の多素子型の赤外線センサに用いられる
ステムとリード端子の一例を示す斜視図である。

【図１２】図１１に示すステム上に回路基板および焦電
素子を配置した状態を示す側面図解図である。

【符号の説明】

１０ 赤外線センサ １２ ステム １４ リード端子 １６ 回路基板 １８ ＦＥＴ ２０ 半田 ２２ 焦電素子 ３０ キャップ ３２ 光学フィルタ ４０ 電子部品

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステム、 前記ステムの一方面側から他方面側に延びて形成される
   複数のリード端子、 前記ステムの一方面側に配置される回路基板、 前記回路基板の上に配置される焦電素子、および前記焦
   電素子に発生した電荷を信号に変換するために前記回路
   基板に形成され、前記リード端子のいくつかに電気的に
   接続される変換回路を含み、 前記変換回路に接続されない前記リード端子が前記回路
   基板を支持するために使用される、赤外線センサ。
2. 【請求項２】 前記基板を支持する前記リード端子は、
   前記ステムの一方面側にのみ形成される、請求項１に記
   載の赤外線センサ。
3. 【請求項３】 前記回路基板を支持する前記リード端子
   に別の電子部品が接続され、前記回路基板を支持する前
   記リード端子が前記電子部品の信号入出力用として用い
   られる、請求項１に記載の赤外線センサ。