JPS6221954Y2

JPS6221954Y2 -

Info

Publication number: JPS6221954Y2
Application number: JP1981150228U
Authority: JP
Priority date: 1981-10-09
Filing date: 1981-10-09
Publication date: 1987-06-04
Also published as: JPS5854534U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は、各種の赤外線センサまたは赤外線温
度計等に使用される焦電形の赤外線検出器に関す
る。

赤外線検出器としては、光子形赤外線検出器と
熱形赤外線検出器が広く知られている。光子形赤
外線検出器は赤外線の光子エネルギーを直接電気
変換する方式に係り、pbsまたはＨ_gＣ_dＴ_e等によ
つて構成される。一方、熱形赤外線検出器は赤外
線を熱源として利用し、その発熱作用による素子
の温度変化を検出する方式であり、ボロメータ
や、Golayセル等がその代表例である。本考案
は、後者の熱形赤外線検出器の範疇に属する焦電
形赤外線検出器の改良に関するものである。

一般に、焦電形赤外線検出器の感度Ｒ_vは、次
の(1)式で表わされる。

但し、Ｖ：出力電圧Ｉω：入射赤外線 η：輻射率 ω：角周波数（＝２π）Ａ：素子の有効面積Ｒ：入力抵抗Ｇ：熱放射能 τＴ：熱時定数 τＥ：電気時定数 dp_s／ｄ_T：焦電係数Ｃ：体積比熱焦電形赤外線検出器は熱の検出器であるから、
感度Ｒ_Vは素子の熱容量によつて左右される。熱
容量は比熱と体積とで定まるが、比熱は材料固有
の定数であるから、構造上、感度Ｒ_Vは素子の体
積に依存する。体積は面積Ａと版厚とで定まる。
面積Ａが大きくなると、熱時定数τ_Tで定まる立
上り応答性が遅くなり、感度Ｒ_Vが低下するが、
全面積に入射赤外線が当つても、信号出力電圧Ｖ
は、Ｒ_V・Ｉωとなるので、面積依存性はない。
結局、感度Ｒ_Vは素子の板厚に反比例することと
なるから、板厚が薄ければ薄い程、感度Ｒ_Vが向
上することとなる。このような理由から、従来は
赤外線検出の焦電体素子として、例えば２×２×
0.05^t（mm）程度の極く薄い小形のものを使用し
ていた。

上述のように、此種の焦電体素子は非常に薄い
ものであるから、安定に動作させるには、支持台
等に固定して補強することが必要である。この場
合、赤外線の熱作用で焦電体素子に加わつた熱が
支持台を通して放散してしまうと、素子に対する
熱作用が有効に働かず、結果として検出器の感度
Ｒ_Vが低下してしまうこと、支持台の熱容量が焦
電体素子の熱容量に比べて大き過ぎると、支持台
の放熱作用と蓄熱作用により、赤外線の急激な断
続変動に対する焦電体素子の応答が鈍くなり、検
出器の応答時間性が低下すること等の問題点を生
じる。これらの問題点を解決する技術的手段とし
て、従来は第１図乃至第４図に示すような支持構
造をとつていた。

まず、第１図に示す従来例では、焦電体素子１
の一面側にワイヤ２を接続固定し、このワイヤ２
の一端を底板３に植設したリード端子４に絡げて
半田付け固定することにより、焦電体素子１を放
熱、蓄熱作用の大なる底板３から浮かした構造と
なつている。焦電体素子１の両面に設けた電極１
ａ、１ｂのうち、表側の電極１ａはリード線５に
よつてリード端子６に導通接続させ、電極１ｂは
前記ワイヤ２をリード線としてリード端子４に導
通接続させてある。また、底板３を金属板材等で
構成した場合は、電極１ａを導通接続するリード
端子６は絶縁ガラス等の絶縁物７を介して底板３
に植設する。なお、８は底板３と共に外装ケース
を構成する蓋体であり、その中央部に赤外線入射
窓９を設けてある。

しかしながら、この第１図に示した従来例は、
50μｍ程度の極薄に加工した焦電体素子１をワイ
ヤ２上に一枚づつ固定するという煩雑、かつ面倒
な工程を必要とするため、取付作業が困難で、量
産性に欠け、コスト高になる欠点がある。また、
焦電体素子１の支持面が小さく、支持強度不足や
焦電体素子１の傾斜等を招き、支持が不安定にな
り易いこと、機械的強度が低く、振動、衝撃に対
して弱いこと等の欠点もあつた。

次に、第２図に示す従来例では、底板３上に石
英等で成る絶縁ベース１０を接着等の手段で固着
し、この絶縁ベース１０上に焦電体素子１の一面
側を接着固定した構造となつている。

この従来例は、焦電体素子１の支持安定性が高
く、機械的強度が大で、振動、衝撃に対して強い
等の利点はあるが、焦電体素子１の一方の電極１
ｂが絶縁ベース１０上に対接して固着されてしま
うため、電極１ｂの導出が困難になる欠点があ
る。

次に、第３図に示す従来例では、アルミナ磁器
等で成る比較的薄い絶縁ベース１１を、底板３か
ら浮かした状態で、リード端子４，６によつて支
持し、この絶縁ベース１１上に焦電体素子１の一
面側を接着固定した構造となつている。

この従来例の場合は、放熱、蓄熱作用の小さい
絶縁ベース１１を使用できる利点はあるが、絶縁
ベース１１上に50μｍ前後の極薄の焦電体素子１
を接着しなければならず、取付作業が困難で、量
産性に欠け、コスト高になること、第２図の場合
と同様に電極１ｂの導出が困難になること等の欠
点がある。

次に、第４図に示す従来例は、底板３上に金属
ベース１２を接着等の手段で固着し、この金属ベ
ース１２上に焦電体素子１の一面側を導電接着材
等を用いて接着固定した構造となつている。

この従来例の場合は、電極１ｂの導出が容易で
あるという利点はあるが、金属ベース１２を用い
ているため、放熱性が高く、特に低周波応答が良
くないこと、焦電体素子１が単結晶もしくは多結
晶セラミクスであるのに対し、ベース１２が金属
であるため、同一の刃物で切断することができ
ず、製造、加工及び組立が面倒で、量産性に欠け
ること、ベース１２が金属であるため、断熱性を
高めるためのベース１２の加工が困難になること
等々の欠点は避けられない。

本考案は上述する従来の欠点を除去し、焦電体
素子の支持安定性が高く、機械的強度が大で、振
動、衝撃等に強く、低周波応答性に優れ、しかも
電極の導出及び製造、加工、組立が容易で量産性
に富む高信頼度かつ安価な赤外線検出器を提供す
ることを目的とする。

上記目的を達成するため、本考案に係る赤外線
検出器は、焦電体素子を素体自体が導電性を有す
る酸化物焼結体でなるベース上に取付けたことを
特徴とする。

以下実施例たる添付図面を参照して本考案の内
容を具体的に説明する。第５図は本考案に係る赤
外線検出器の正面断面図である。図において、第
１図乃至第４図と同一の参照符号は同一性ある構
成部分を示している。

この実施例では、底板４上に導電性焼結体でな
るベース１４を接着等の手段によつて固着し、こ
の導電性焼結体ベース１４の面上に、板厚方向の
両面に電極１ａ、１ｂを形成した焦電体素子の電
極１ｂを、導電性接着材を用いて面付け固定して
ある。前記ベース１４を構成する導電性焼結体は
導電性フエライト等の酸化物焼結体でなり、素体
自体が導電性を有する。

上述のように、ベース１４を導電性を有する酸
化物焼結体によつて構成し、これに焦電体素子１
を、取付ける構造であると、次のような作用効果
を得ることができる。

(イ) ベース１４が裏面の電極１ｂに対するリード
導体となるので、電極１ｂの導出が非常に容易
になる。例えば、底板３上にリード線１５等を
接続し、このリード線１５をリード端子４に接
続するだけの構造で、ベース１４の表面に導電
膜を設ける等の構造をとることなく、電極１ｂ
をベース１４を介してリード端子４に導通させ
ることができる。

(ロ) 焦電体素子１とこれを支持するベース１４と
が共に焼結体となるから、同一の刃物を用い
て、同一工程内で切断加工を施すことができ
る。このため、量産性が高くなる。

(ハ) ベース１４は導電性フエライト等の酸化物焼
結体であるから、断熱性が高い。しかも、この
酸化物焼結体は素体自体が導電性を有してお
り、ベース１４の表面に断熱作用を低下させる
金属導電膜等を形成する必要がない。このた
め、断熱性が高くなり、低周波での応答性が向
上する。

(ニ) ベース１４が焼結体であるから、断熱性を高
めるための工夫が容易である。例えば第６図に
示すように、焦電体素子１を取付ける面側に溝
１６を設けたり、或は第７図に示すように、貫
通孔１７を設けて断熱性を高める場合、成形工
程で一挙に形成することができる。

(ホ) ベース１４が導電性焼結体であるから、ベー
ス１４の研磨が容易である。このため、ベース
１４を研磨してその高さを調節し、視野角度の
調整を行なう場合の作業が非常に容易になる。
しかも、素体自体が導電性を有する焼結体であ
るから、研磨面をどの位置にもつてきても、研
磨面が常に導電面となり、ベース１４の研磨面
に対して、焦電体素子１を直接に密着して導通
させることができる。このため、視野角を研磨
位置によつて定まる高精度の値に設定できる。

(ヘ) 焦電体素子１をベース１４上に密着して取付
けることができるので、支持安定性が高く、機
械的強度が大で、振動、衝撃に対して強い赤外
線検出器を実現することができる。

以上詳説したように、本考案に係る赤外線検出
器は、焦電体素子を、素体自体が導電性を有する
酸化物焼結体でなるベース上に取付けたことを特
徴とするから、焦電体素子の支持安定性が高く、
機械的強度が大で、振動、衝撃等に強く、低周波
応答性に優れ、しかも電極の導出、及び製造、加
工、組立てが容易で量産性に富む高信頼度かつ安
価な赤外線検出器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は従来の赤外線検出器の別々
の例における各正面断面図、第５図は本考案に係
る赤外線検出器の正面断面図、第６図及び第７図
はベースの別々の実施例を示す各斜視図である。１……焦電体素子、１ａ，１ｂ……電極、１４
……導電性焼結体、１６……溝、１７……貫通
孔。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】 (1) 焦電体素子を素体自体が導電性を有する酸化
物焼結体でなるベース上に取付けたことを特徴
とする赤外線検出器。 (2) 前記ベースは、１個以上の孔を有することを
特徴とする実用新案登録請求の範囲第１項に記
載の赤外線検出器。 (3) 前記ベースは、一本以上の溝を有することを
特徴とする実用新案登録請求の範囲第１項に記
載の赤外線検出器。 (4) 前記焦電体素子と前記ベースとは、導電性接
着剤で接続固定したことを特徴とする実用新案
登録請求の範囲第１項、第２項または第３項に
記載の赤外線検出器。 (5) 前記ベースは、導電性フエライトで成ること
を特徴とする実用新案登録請求の範囲第１項、
第２項、第３項または第４項に記載の赤外線検
出器。