JPS63223531A - 赤外線検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、非接触で温度、人体等を検知することができ
る熱望赤外線検出器、特に赤外線検出素子の保持構造に
関する。

（従来の技術） 熱望赤外線検出器は、赤外線を熱源として利用し、その
発熱作用による赤外線検出素子の温度変化を検出するも
ので、赤外線検出素子としては、焦電素子、サーモパイ
ル、サーミスタ等が用いられる。どの赤外線検出素子を
用いた場合でも熱望赤外線検出器は、入射赤外線をいか
に効率よく信号発生のための熱エネルギーに変換するか
が重要である。熱望赤外線検出器の感度は、一般に赤外
線検出素子の板厚に反比例するから、感度を上げるため
に、従来から例えば３Ｘ３Ｘ０．０５（ａｍ）程度の薄
い赤外線検出素子が使用されている。この場合、赤外線
検出素子は機械的強度が非常に低く破損しやすいため、
支持台上に固定して機械的強度を補強し、動作の安定性
を確保する必要があるが、入射赤外線によって赤外線検
出素子に発生した熱が熱伝導効果によって支持台側に奪
われてしまうと検出素子に対する熱作用が有効に働かず
、結果として検出感度が低下し、支持台側の熱容量が大
きすぎるとパルス的な赤外線入力に対する応答時間特性
が低下する等の問題を生じる。

これ等の問題を解決する従来技術として、米国特許第４
３２６６６３号明細書、実開昭５５−３０８５７号公報
及び特開昭６１−１９３０３０号に記載のものが知られ
ている。

米国特許第４３２６６６３号明細書に開示されたものは
、第４図に示すように、赤外線検出素子ａをループ状の
ワイヤｂによって放熱作用及び蓄熱作用の大きなステム
Ｃから浮かせて支持し、赤外線検出素子ａの両面に設け
た電極も、ｄ２の内、ケースｅの赤外線入射窓ｆ側の電
極ｄ、はリードＩＱによってリード端子りに接続し、電
極ｄ２はワイヤｂ及びリード線Ｑによってリード端子ｉ
に接続した構造になっている。

次に、実開昭５５−３０８５７号公報に開示されたもの
は、第５図に示すように、アルミナ磁器等から成る中央
部に穴ｊを有する薄い支持基板ｋをステムＣから浮かせ
た状態でリード端子ｈ１１上に支持し、該支持基板に上
に赤外線検出素子ａの周辺部を接着固定し、該素子ａの
両面に−設けた電極ｄ、、ｄ２はそれぞれリード線Ｑ、
Ｑによってリード端子ｈ１１に接続された構造になりて
いる。

特開昭６１−１９３０３０号公報に開示されたものは、
第６図に示すように、アルミナ磁器等から成る支持基板
ｋをステムＣから浮かせた状態でリード端子ｈ１１の上
端部で支持し、該支持基板にの一面上の例えば４箇所に
突出するドーム状の断熱パターン１１〜ム上に導電性樹
脂ｍを介して赤外線検出素子ａを接着固定し、電極ｄ１
、ｄ２と支持基板に上に形成しリード端子ｈ１１と接続
された導電パターンｎとを導電性樹脂ｍを介して接続し
た構造になっている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、第４図示の従来例は、０．０５Ｍ程度の
薄い赤外線検出素子ａをワイヤｂ上に固定しなければな
らないため、工程が煩雑かつ困難で、量産性に欠ける欠
点があり、また細いワイヤｂ上への固定のため、支持強
度の不足、支持の不安定を招きやすく、機械的強度が低
いという欠点があった。

第５図示の従来例は、赤外線検出素子ａの周辺部を支持
基板ｋに接着固定しているため、機械的強度は高いが、
赤外線検出素子ａに発生した熱が支持基板に側に逃げ易
く、またケースｅ内で反射した赤外線が穴ｊを通して支
持基板にの裏側からも入射するため、誤信号が発生しや
すいという欠点がある。更に支持基板にの中心に穴ｊが
あるため、通常、支持基板にの裏側に設けられる信号処
理回路（図示せず）を構成する際に、支持基板にの裏面
全体を有効に使用できないという欠点もあった。

また、第６図示の従来例は、支持基板ｋに穴を設けてい
ないので、信号処理回路の形成のために支持基板にの裏
側全面を使うことができ、また、支持基板に上に設けら
れた断熱パターン１１〜ムはドーム状に突出しているた
め赤外線検出索子ａと支持基板にの面との間に間隙Ｈが
形成され、支持基板に側への熱の逃げは第５図示のもの
より少ない。

しかしながら、赤外線検出素子ａの支持基板にへの接着
は、ドーム状に形成された断熱パターン１１〜ムの頂点
部分で行なわれているため、機械的強度は第５図示のも
のより劣っている。

また断熱パターン１１〜ムはチクソトロビック性の高い
樹脂あるいは導電性樹脂を用いて形成されているが、樹
脂を用いていること、更にその形が形成時に変形しやす
いドーム状であるため、４つの断熱パターンＩＩ〜ムの
頂点部分の高さを同一にすることは極めて困難である。

そのため支持基板ｋから赤外線検出素子ａまでの高さＨ
がばらついて赤外線検出素子ａの傾斜を招きやすく、そ
の結果、赤外線検出器の開口角のばらつきを生じ易いと
いう欠点もある。

また、第５図及び第６図示のものは、電極及び導電性樹
脂材料として通常銀を用いるためコスト高となる欠点が
あり、更に導電性の樹脂であるため冷熱サイクル等の信
頼性試験において樹脂部分の剥離が発生しやすい等の欠
点があった。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、従来の上記の欠点を解消した赤外線検出器を
提供することをその目的としたもので、赤外線検出素子
及びその支持基板の各主面上にそれぞれ印刷により被着
され高温焼付けされて平坦に形成された電極及び導電性
断熱パターンは、黒鉛或いはカーボンとガラスとから成
り、前記高温焼付けによるガラスの融着によって前記電
極と導電性断熱パターンとが導電接続されると共に赤外
線検出素子が支持基板上に接着固定されたことを特徴と
する。

（作　用） 赤外線検出素子及びその支持基板の主面上にそれぞれ高
温焼付けによって形成された黒鉛あるいはカーボンとガ
ラスとからなる電極及び導電性断熱パターンは、焼付け
によって黒鉛あるいはカーボンとガラス゛が完全に濡れ
ないため内部に多数の小孔が存在し、高熱伝導性の銀を
使った導電性樹脂などに比べて極めて断熱性が高いから
、赤外線入射によって赤外線検出素子に発生した熱が支
持基板側へ逃げるのが阻止される。その上赤外線検出素
子と支持基板との間に空間が存在するから赤外線検出素
子から支持基板へ直接熱が逃げるのが阻止される。

また前記電極及び導電性断熱パターンは印刷により形成
されるため赤外線検出素子は傾斜することがなく、また
、電極と導電性断、熱パターンが高温焼付けされて赤外
線検出素子が支持基板上に接着固定されるので、赤外線
検出素子の支持強度が極めて高く、樹脂のように冷熱サ
イクル等の信頼試験において剥離することがない。

（実施例） 以下本発明の実施例を図面につき説明する。

第１図乃至第３図において、１は焦電素子等の赤外線検
出素子、２はアルミナ磁器等から成る平板状に形成され
た絶縁性の支持基板である。

赤外線検出素子１の一生面には、例えば直径２ｊｌｌの
円形部３．とそれから周縁部に延びる引出部３２とから
成る電極３Ａが形成され、他の主面には、電極３Ｂの構
成要素である同径の円形部３１′及びそれから周縁に延
びる引出部３２′と、該引出部３２′と直交する対角線
の角部に形成された３角形状の接着部４と、前記−主面
に形成された電極３Ａの引出部３２に連なる延長部３３
とが形成されている。一方、前記支持基板２の上主面に
は、赤外線検出素子１の電極３Ｂの引出部３□′に一部
が重なるように導電性断熱パターン５１が、電極３＾の
引出部３２に連なる延長部３３に一部が重なるように他
の導電性断熱パターン５２が、前記赤外線検出素子１の
１対の接着部４と重なる位置に３角形状の断熱パターン
６．６がそれぞれ形成されている。

赤外線検出素子１の電極３Ａ、　３Ｂ及び接着部４と、
支持基板２の導電性断熱パターン５１．５２及び断熱パ
ターン６は、黒鉛あるいはカーボンとガラス及びバイン
ダより成るペースト、例えば黒鉛粉末５０ｇとホウ珪酸
鉛ガラス粉末５０９とブチルカルピトール及びニドＯセ
ルローズから成るバインダ８２９の割合で混合されたペ
ーストをスクリーン印刷することによって形成し、次い
で第２図示のように、支持基板２上に赤外線検出素子１
を重ねて高温例えば６００℃で焼付ける。上記ペースト
はチクソトロビック性が高く、藁温焼付は後において支
持基板２上のパターンの厚さが５０１ＬＴｒＬ以上であ
ることが望ましい。

かくて、赤外線検出素子１の電極３Ａの延長部３３及び
電極３Ｂの引出部３２′と導電性断熱パターン５２及び
５Ｉ並びに接着部４と断熱パターン６とがペースト中の
ガラスの融着によって接着固定される。

導電性断熱パターン５１及び５２には支持基板２を貫通
し固定されたリード端子１．７が導電的に接続され、か
くて赤外線検出素子１の電極３Ａ、　３Ｂに生じた信号
をリード端子７．１から取出すことができるようになっ
ている。

支持基板２はステム８に貫通固定されたリード端子７，
７によってステム８から離して支持され、該ステム８に
は赤外線入射窓９が赤外線検出素子１と対向するように
覆うカバー１０が固着されており、赤外線が赤外線入射
窓９を経て赤外線検出器１の一生面にのみ入射するよう
になっている。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、赤外線検出素子
の支持基板からの機械的強度が高いと共に冷熱サイクル
等による赤外線検出素子の支持基板からの剥離が起らず
、信頼性の高いものが得られ、また傾斜や高さのばらつ
きがないため安定した開口角と特性が得られ、更に赤外
線検出素子に発生した熱が支持基板側に逃げにくいため
感度および応答性の向上が得られる。

そしてまた安価な材料を用いているためコストの低減が
得られるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例における支持基板の平面図、
第２図は轄支持基板に赤外線検出素子を接着した状態の
平面図、第３図は本発明の１実施例の１部截断側面図、
第４図、第５図及び第６図はそれぞれ従来例の断面図で
ある。 １・・・赤外線検出素子 ２・・・支持基板 ３Ａ、　３Ｂ−・・電　極 ５、．５２・・・導電性断熱パターン ７・・・リード端子 ゞ−二 外２名

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 赤外線検出素子及び支持基板の各主面上にそれぞれ印刷
   により被着され高温焼付けされて平坦に形成された電極
   及び導電性断熱パターンは、黒鉛又はカーボンとガラス
   とから成り、前記高温焼付けによるガラスの融着によっ
   て前記電極と導電性断熱パターンとが導電接続されると
   共に赤外線検出素子が支持基板上に接着固定されたこと
   を特徴とする赤外線検出器。