KR101729370B1 - 적외선 센서 - Google Patents
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Abstract
경량이고 또한 기판에 세워 형성시켜 충분한 지지 강도로 장착하는 것이 용이한 적외선 센서를 제공한다. 절연성 필름 (2) 과, 그 절연성 필름 (2) 의 일방의 면에 서로 이간시켜 형성된 제 1 감열 소자 (3A) 및 제 2 감열 소자 (3B) 와, 절연성 필름 (2) 의 일방의 면에 형성되고 제 1 감열 소자 (3A) 에 접속된 도전성의 제 1 배선막 (4A) 및 제 2 감열 소자 (3B) 에 접속된 도전성의 제 2 배선막 (4B) 과, 제 2 감열 소자 (3B) 에 대향하여 절연성 필름 (2) 의 타방의 면에 형성된 적외선 반사막 (6) 을 구비하고, 센서부에 대응한 센서부용 창부 (8a) 가 형성되어 절연성 필름에 첩부된 보강판 (8) 과, 제 1 배선막 및 제 2 배선막에 접속되고 절연성 필름의 단부에 형성되어 커넥터에 끼워 넣을 수 있는 제 1 단자 전극 (7A) 및 제 2 단자 전극 (7B) 을 구비하고 있다.
Description
본 발명은, 측정 대상물로부터의 적외선을 검지하여 그 측정 대상물의 온도 등을 측정하는 적외선 센서에 관한 것이다.
FET 등의 스위칭 소자나 전해 콘덴서 등, 회로 기판 상의 전자 부품 (디바이스) 의 발열 상태를 검지하는 경우, 디바이스 근방의 회로 기판 상에 온도 센서를 설치하거나, 디바이스에 접속된 히트 싱크에 온도 센서를 설치하고, 회로 기판이나 히트 싱크의 온도로부터 간접적으로 소자 온도를 아는 방법이 알려져 있다. 이 방법에서는, 간접적으로 디바이스 등의 측정 대상물의 온도를 검출하기 때문에, 검출 오차가 커 고정밀한 검출이 어렵다.
한편 종래, 측정 대상물로부터 방사되는 적외선을 비접촉으로 검지하여 측정 대상물의 온도를 측정하는 온도 센서로서, 적외선 센서가 사용되고 있다.
예를 들어 특허문헌 1 에는, 복사기의 정착 장치에 사용되고 있는 가열 정착 롤러 등의 온도를 측정하는 온도 센서로서, 유지체에 설치한 수지 필름과, 그 수지 필름에 형성되어 유지체의 도광부를 통하여 적외선을 검지하는 적외선 검지용 감열 소자와, 수지 필름에 차광 상태로 형성되어 유지체의 온도를 검지하는 온도 보상용 감열 소자를 구비한 적외선 센서가 제안되어 있다. 이 적외선 센서에서는, 도광부의 내측면에 적외선 흡수막을 형성함과 함께, 수지 필름에 카본 블랙 등의 적외선 흡수 재료를 함유시켜 적외선의 흡수를 높이고 있다. 또 이 적외선 센서에서는, 열전도율이 크고 열방사율이 작은 알루미늄 등의 금속 재료로부터 대략 블록상으로 형성된 케이스인 유지체에 감열 소자가 내장되어 있다.
또 특허문헌 2 에는, 적외선 검지용 감열 소자와, 온도 보상용 감열 소자와, 이들을 밀착 고정시키는 수지 필름과, 적외선의 입사창측에 적외선 검지용 감열 소자를 배치함과 함께 적외선을 차폐하는 차폐부측에 온도 보상용 감열 소자를 배치한 프레임체를 갖는 케이스를 구비한 적외선 검출기가 제안되어 있다. 이 적외선 검출기에서는, 수지 필름에 카본 블랙 등의 적외선 흡수 재료를 함유시켜 적외선의 흡수를 높이고 있음과 함께, 적외선 검지용 감열 소자와 온도 보상용 감열 소자의 열구배를 없애기 위해서 열전도가 양호한 재료로 프레임체를 형성하고 있다. 또, 적외선 검지용 감열 소자 및 온도 보상용 감열 소자에는, 리드선이 서미스터에 접속된 래디얼 리드형의 서미스터가 채용되어 있다. 또한 이 적외선 검출기는, 수지 또는 금속으로 형성된 케이스에 감열 소자가 내장되어 있다.
이들 특허문헌 1 및 2 의 적외선 센서에서는, 수지 필름에 카본 블랙 등의 적외선 흡수 재료를 함유시킴과 함께 일방의 감열 소자측을 온도 보상용으로 차광하는 구조가 채용되어 있는데, 적외선 흡수 재료를 함유한 수지 필름의 열전도가 높고, 적외선 검지용과 온도 보상용의 감열 소자 사이에서 온도차분이 잘 발생하지 않는다는 문제가 있었다. 또, 이들 감열 소자 사이에서 온도차분을 크게 하기 위해서는, 감열 소자 사이의 거리를 크게 할 필요가 있어, 전체 형상이 커져 버려 소형화가 곤란해지는 문제가 있다. 또한, 온도 보상용의 감열 소자를 차광하는 구조를 케이스 자체에 형성할 필요가 있기 때문에 고가가 된다. 또 특허문헌 2 에서는, 열전도가 양호한 프레임체를 채용하고 있기 때문에, 적외선 흡수막으로부터의 열도 방열되어 감도가 열화되는 문제가 있다. 또 리드선이 접속된 래디얼 리드형이기 때문에, 서미스터와 리드선의 사이에서 열의 공간 전도가 발생되어 버린다. 또한 일방의 감열 소자에 대하여 적외선을 케이스로 차광하는 구조를 채용하고 있지만, 적외선을 차단하고 있을 뿐 차폐 부분이 적외선을 흡수해 버려, 차폐 부분의 온도가 변화되어 버리기 때문에 레퍼런스로서 불완전해진다는 문제가 있었다.
그 때문에, 특허문헌 3 에 나타내는 바와 같이, 절연성 필름과, 그 절연성 필름의 일방의 면에 서로 이간시켜 형성된 제 1 감열 소자 및 제 2 감열 소자와, 절연성 필름의 일방의 면에 형성되고 제 1 감열 소자 및 제 2 감열 소자에 각각 접속된 복수 쌍의 도전성의 배선막과, 제 1 감열 소자에 대향하여 절연성 필름의 타방의 면에 형성된 적외선 흡수막과, 제 2 감열 소자에 대향하여 절연성 필름의 타방의 면에 형성된 적외선 반사막을 구비하고 있는 적외선 센서가 개발되어 있다.
이 적외선 센서에서는, 적외선 흡수막을 형성한 부분에서는 적외선을 흡수하고, 적외선 반사막을 형성한 부분에서는 적외선을 반사함으로써, 얇고 열전도성이 낮은 절연성 필름 상에서 제 1 감열 소자와 제 2 감열 소자 사이에, 양호한 온도차분을 얻을 수 있다. 즉, 필름에 적외선 흡수 재료 등을 함유시키지 않은 저열전도성의 절연성 필름이라도, 적외선 흡수막에 의해 절연성 필름의 제 1 감열 소자의 바로 윗 부분에만 적외선 흡수에 의한 열을 전도시킬 수 있다. 특히, 얇은 절연성 필름을 통하여 적외선 흡수막의 열이 전도되기 때문에, 감도의 열화가 없고 높은 응답성을 갖고 있다. 또, 적외선 흡수막의 면적을 임의로 설정할 수 있기 때문에, 측정 대상물과의 거리에 맞춘 적외선 검출의 시야각을 면적으로 설정할 수 있어, 높은 수광 효율을 얻을 수 있다. 또, 적외선 반사막에 의해 절연성 필름의 제 2 감열 소자의 바로 윗 부분에 있어서의 적외선을 반사하여 그 흡수를 저지할 수 있다. 또한, 절연성 필름 상에 적외선 흡수막과 적외선 반사막을 형성하고 있으므로, 적외선 흡수막과 적외선 반사막 사이의 열을 전도하는 매체가, 공기 이외에는 이들 막이 대향한 사이의 절연성 필름만으로 되어, 전도하는 단면적이 작아진다. 따라서, 상호의 감열 소자에 대한 열이 잘 전달되지 않게 되어, 열간섭이 적어져 검출 감도가 향상된다. 이와 같이, 저열전도성의 절연성 필름 상에서 서로 열의 영향이 억제된 제 1 감열 소자와 제 2 감열 소자가, 각각 적외선 흡수막의 바로 아래와 적외선 반사막의 바로 아래의 절연성 필름의 부분적인 온도를 측정하는 구조를 갖고 있다. 따라서, 적외선 검지용이 되는 제 1 감열 소자와 온도 보상용이 되는 제 2 감열 소자 사이에 양호한 온도차분이 얻어져 고감도화를 도모할 수 있다.
상기 종래의 기술에는, 이하의 과제가 남아 있다. 특허문헌 1 내지 3 에 기재된 적외선 센서를 장착하는 경우, 블록상의 케이스 또는 케이스를 장착하기 위해서 큰 전용 장착 구조 및 지지 구조를 채용할 필요가 있어, 넓은 설치 스페이스를 확보해야 함과 함께 고비용이 되는 문제가 있었다. 또 예를 들어, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 적외선 센서로서 서모파일 (101) 을 수직으로 세운 실장 기판 (102) 에 고정시켜, 디바이스의 횡방향으로부터 온도를 검출하는 것도 고려할 수 있지만, 이 경우 서모파일 (101) 이 금속 캔에 봉지된 구조이고, 큰 용적을 가져 두껍기 때문에 상기 각 특허문헌과 동일하게 넓은 설치 면적 및 공간이 필요해진다는 문제가 있었다. 이 때문에, 적외선 센서가 탑재되는 장치 또는 회로 기판 전체의 소형화 및 고밀도화가 곤란해지는 문제가 있었다. 또, 서모파일 (101) 이 무겁기 때문에, 실장 기판 (102) 을 회로 기판 (104) 에 수직으로 세우려면, 큰 지지 부재 (103) 등의 지지 구조에 의해 높은 지지 강도를 얻을 필요가 있음과 함께, 서모파일 (101) 의 납땜 등이 필요해지고 장착 공정이 많아져, 비용의 증대를 초래한다는 문제가 있었다.
본 발명은, 전술한 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 경량이고 또한 기판에 세워 형성시켜 충분한 지지 강도로 장착하는 것이 용이한 적외선 센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해서 이하의 구성을 채용하였다. 즉 제 1 발명의 적외선 센서는, 절연성 필름과, 그 절연성 필름의 일방의 면에 서로 이간시켜 형성된 제 1 감열 소자 및 제 2 감열 소자와, 상기 절연성 필름의 일방의 면에 형성되고 상기 제 1 감열 소자에 접속된 도전성의 제 1 배선막 및 상기 제 2 감열 소자에 접속된 도전성의 제 2 배선막과, 상기 제 2 감열 소자에 대향하여 상기 절연성 필름의 타방의 면에 형성된 적외선 반사막과, 상기 제 1 감열 소자, 상기 제 2 감열 소자 및 상기 적외선 반사막의 영역에 대응한 센서부용 창부가 형성되어 상기 절연성 필름의 일방의 면에 첩부 (貼付) 된 보강판과, 상기 제 1 배선막 및 상기 제 2 배선막에 접속되고 상기 절연성 필름의 타방의 면에 있어서의 단부에 형성되어 외부의 커넥터에 끼워 넣을 수 있는 복수의 단자 전극을 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.
이 적외선 센서에서는, 제 1 감열 소자, 제 2 감열 소자 및 적외선 반사막의 영역에 대응한 센서부용 창부가 형성되어 절연성 필름의 일방의 면에 첩부된 보강판과, 제 1 배선막 및 제 2 배선막에 접속되고 절연성 필름의 타방의 면에 있어서의 단부에 형성되어 외부의 커넥터에 끼워 넣을 수 있는 복수의 단자 전극을 구비하고 있으므로, 절연성 필름이 보강판으로 지지되어 전체가 경량인 판상이 됨과 함께, 커넥터에 단자 전극을 끼워 넣음으로써 용이하게 전기적 접속 및 충분한 지지 강도로 회로 기판 등에 세워 형성할 수 있게 된다. 따라서, 회로 기판 상에 리플로우로 실장한 커넥터에 꽂아 넣는 것만으로 용이하게 장착할 수 있음과 함께, 좁은 설치 스페이스에서도 실장할 수 있어, 고밀도화에도 적합하다. 또 보강판에는, 센서부에 공간을 형성하도록 도려내어 센서부용 창부가 형성되어 있으므로, 보강판이 제 1 감열 소자 및 제 2 감열 소자의 실장에 방해가 되지 않음과 함께, 센서부에 대하여 보강판으로부터의 열전도에 의한 영향이 억제된다.
또 제 2 발명의 적외선 센서는, 제 1 발명에 있어서, 상기 센서부용 창부를 막는 시일재가 상기 보강판에 첩부되어 있는 것을 특징으로 한다.
즉 이 적외선 센서에서는, 센서부용 창부를 막는 시일재가 보강판에 첩부되어 있으므로, 시일재에 의해 공간을 둔 상태에서 센서부를 커버 할 수 있고, 배면으로부터의 공기 대류나 적외선의 영향을 경감시킬 수 있다.
또 제 3 발명의 적외선 센서는, 제 1 또는 제 2 발명에 있어서, 상기 절연성 필름 상에 형성된 회로부를 구비하고, 상기 보강판에 상기 회로부에 대응한 회로부용 창부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. 즉 이 적외선 센서에서는, 절연성 필름 상에 형성된 회로부를 구비하고, 보강판에 회로부에 대응한 회로부용 창부가 형성되어 있으므로, 센서부와 함께 그 제어 회로 등의 회로부가 동일 필름 상에 일체화됨으로써, 장치 전체의 소형화 및 저비용화가 가능해진다. 또, 회로부용 창부에 의해 회로부에 대응한 영역에 공간을 형성하여, 보강판이 방해되지 않고 오피 앰프 등의 전자 부품의 실장이 가능해진다.
또 제 4 발명의 적외선 센서는, 제 1 내지 제 3 발명 중 어느 하나에 있어서, 상기 제 1 배선막이, 상기 제 1 감열 소자의 주위에까지 배치되어 상기 제 2 배선막보다 큰 면적으로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. 즉 이 적외선 센서에서는, 제 1 배선막이, 제 1 감열 소자의 주위에까지 배치되어 제 2 배선막보다 큰 면적으로 형성되어 있으므로, 절연성 필름의 적외선을 흡수한 부분으로부터의 열수집을 개선함과 함께, 절연성 필름의 적외선 반사막이 형성된 부분과 열용량이 비슷해지므로, 변동 오차를 작게 할 수 있다. 또한, 제 1 배선막의 면적 및 형상은, 절연성 필름의 적외선 반사막이 형성된 부분과 열용량이 거의 동일해지도록 설정하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 이하의 효과를 나타낸다. 즉 본 발명에 관련된 적외선 센서에 의하면, 센서부용 창부가 형성되어 절연성 필름의 일방의 면에 첩부된 보강판과, 제 1 배선막 및 제 2 배선막에 접속되고 절연성 필름의 타방의 면에 있어서의 단부에 형성되어 외부의 커넥터에 끼워 넣을 수 있는 복수의 단자 전극을 구비하고 있으므로, 단자 전극이 형성된 단부를 커넥터에 꽂아 넣는 것만으로 세워 형성하는 상태로 용이하게 장착할 수 있음과 함께, 좁은 설치 스페이스에서도 실장할 수 있어, 고밀도화에도 적합하다.
도 1 은, 본 발명에 관련된 적외선 센서의 제 1 실시형태를 나타내는 정면도 및 배면도이다.
도 2 는, 제 1 실시형태에 있어서, 제 1 감열 소자가 접착된 부분 (a) 와 제 2 감열 소자가 접착된 부분 (b) 를 나타내는 주요부의 확대 정면도이다.
도 3 은, 제 1 실시형태에 있어서, 기판 상의 커넥터에 실장한 적외선 센서를 나타내는 정면도 및 측면도이다.
도 4 는, 제 1 실시형태에 있어서, 기판 상의 측정 대상물과 커넥터에 실장한 적외선 센서와의 위치 관계를 설명하기 위한 사시도이다.
도 5 는, 제 1 실시형태에 있어서, 보강판을 분리한 상태의 적외선 센서를 나타내는 배면도 (a), 보강판을 나타내는 배면도 (b) 및 시일재를 첩부한 보강판 (c) 를 나타내는 배면도이다.
도 6 은, 본 발명에 관련된 적외선 센서의 제 2 실시형태에 있어서, 적외선 센서를 나타내는 배면도, 정면도 및 보강판을 분리한 상태의 배면도이다.
도 7 은, 본 발명에 관련된 참고예에 있어서, 기판 상에 세워 형성시킨 상태의 서모파일을 나타내는 측면도이다.
도 2 는, 제 1 실시형태에 있어서, 제 1 감열 소자가 접착된 부분 (a) 와 제 2 감열 소자가 접착된 부분 (b) 를 나타내는 주요부의 확대 정면도이다.
도 3 은, 제 1 실시형태에 있어서, 기판 상의 커넥터에 실장한 적외선 센서를 나타내는 정면도 및 측면도이다.
도 4 는, 제 1 실시형태에 있어서, 기판 상의 측정 대상물과 커넥터에 실장한 적외선 센서와의 위치 관계를 설명하기 위한 사시도이다.
도 5 는, 제 1 실시형태에 있어서, 보강판을 분리한 상태의 적외선 센서를 나타내는 배면도 (a), 보강판을 나타내는 배면도 (b) 및 시일재를 첩부한 보강판 (c) 를 나타내는 배면도이다.
도 6 은, 본 발명에 관련된 적외선 센서의 제 2 실시형태에 있어서, 적외선 센서를 나타내는 배면도, 정면도 및 보강판을 분리한 상태의 배면도이다.
도 7 은, 본 발명에 관련된 참고예에 있어서, 기판 상에 세워 형성시킨 상태의 서모파일을 나타내는 측면도이다.
이하, 본 발명에 관련된 적외선 센서의 제 1 실시형태를, 도 1 내지 도 5 를 참조하면서 설명한다. 또한, 이하의 설명에 사용하는 각 도면에서는, 각 부재를 인식할 수 있거나 또는 인식하기 쉬운 크기로 하기 위해서 축척을 적절히 변경하였다.
본 실시 형태의 적외선 센서 (1) 는, 도 1 내지 도 4 에 나타내는 바와 같이, 절연성 필름 (2) 과, 그 절연성 필름 (2) 의 일방의 면에 서로 이간시켜 형성된 제 1 감열 소자 (3A) 및 제 2 감열 소자 (3B) 와, 절연성 필름 (2) 의 일방의 면에 형성되고 제 1 감열 소자 (3A) 에 접속된 도전성 금속막인 1 쌍의 제 1 배선막 (4A) 및 제 2 감열 소자 (3B) 에 접속된 도전성 금속막인 1 쌍의 제 2 배선막 (4B) 과, 제 2 감열 소자 (3B) 에 대향하여 절연성 필름 (2) 의 타방의 면에 형성된 적외선 반사막 (6) 과, 제 1 감열 소자 (3A), 제 2 감열 소자 (3B) 및 적외선 반사막 (6) 의 영역 (이하, 센서부라고도 칭함) 에 대응한 센서부용 창부 (8a) 가 형성되어 절연성 필름 (2) 의 일방의 면에 첩부된 보강판 (8) 과, 제 1 배선막 (4A) 및 제 2 배선막 (4B) 에 접속되고 절연성 필름 (2) 의 타방의 면에 있어서의 단부에 형성되어 외부의 커넥터 (9) 에 끼워 넣을 수 있는 제 1 단자 전극 (7A) 및 제 2 단자 전극 (7B) 을 구비하고 있다.
1 쌍의 제 1 배선막 (4A) 은, 도 5 의 (a) 에 나타내는 바와 같이, 그 일단부에 각각 절연성 필름 (2) 상에 형성된 1 쌍의 제 1 접착 전극 (5A) 을 갖고 있음과 함께, 타단부에 각각 절연성 필름 (2) 의 반대면 (타방의 면) 에 형성된 1 쌍의 제 1 단자 전극 (7A) 이 스루홀 (도시 생략) 을 개재하여 접속되어 있다. 또 1 쌍의 제 2 배선막 (4B) 은, 그 일단부에 각각 절연성 필름 (2) 상에 형성된 1 쌍의 제 2 접착 전극 (5B) 을 갖고 있음과 함께, 타단부에 각각 절연성 필름 (2) 의 반대면 (타방의 면) 에 형성된 1 쌍의 제 2 단자 전극 (7B) 이 스루홀 (도시 생략) 을 개재하여 접속되어 있다.
1 쌍의 제 1 접착 전극 (5A) 은, 제 1 감열 소자 (3A) 의 주위에까지 배치되어, 제 2 접착 전극 (5B) 보다 큰 면적으로 형성되어 있다. 이들의 제 1 접착 전극 (5A) 은, 1 쌍의 대략 중앙에 제 1 감열 소자 (3A) 를 배치하고, 1 쌍으로 적외선 반사막 (6) 과 대략 동일한 면적으로 설정되어 있다. 즉 제 1 접착 전극 (5A) 은, 절연성 필름 (2) 의 적외선 반사막 (6) 이 형성된 부분과 열용량이 거의 동일해지도록 설정되어 있다. 또한 상기 제 1 접착 전극 (5A) 및 제 2 접착 전극 (5B) 에는, 각각 제 1 감열 소자 (3A) 및 제 2 감열 소자 (3B) 의 단자 전극 (3a) 이 땜납 등의 도전성 접착제로 접착된다.
상기 절연성 필름 (2) 은, 폴리이미드 수지 시트로 형성되고, 적외선 반사막 (6), 제 1 배선막 (4A), 제 2 배선막 (4B), 제 1 단자 전극 (7A) 및 제 2 단자 전극 (7B) 이 동박으로 형성되어 있다. 즉 이들은, 절연성 필름 (2) 이 되는 폴리이미드 기판에, 적외선 반사막 (6), 제 1 배선막 (4A) 및 제 2 배선막 (4B) 이 되는 동박의 전극이 패턴 형성된 양면 플렉시블 기판에 의해 제작된 것이다.
이 절연성 필름 (2) 에는, 제 1 감열 소자 (3A) 및 제 2 감열 소자 (3B) 의 주위에 제 1 배선막 (4A) 및 제 2 배선막 (4B) 을 피하여 연장되는 1 쌍의 긴 구멍부 (2a) 가 형성되어 있다. 이들의 긴 구멍부 (2a) 는, 서로 대향시켜 コ 자형으로 도려낸 홈으로, 서로 사이의 영역이, 제 1 감열 소자 (3A) 및 제 2 감열 소자 (3B) 가 실장됨과 함께, 제 1 배선막 (4A), 제 2 배선막 (4B) 및 적외선 반사막 (6) 이 형성되는 중앙 실장 영역이 된다. 또한, 서로 대향하는 1 쌍의 긴 구멍부 (2a) 의 단부 사이는, 제 1 배선막 (4A) 및 제 2 배선막 (4B) 이 통과하는 배선 영역이 됨과 함께, 중앙 실장 영역의 지지부로 되어 있다.
또한 상기 적외선 반사막 (6) 은, 도 1 의 (a) 에 나타내는 바와 같이, 제 2 감열 소자 (3B) 의 바로 위에 사각형상으로 배치되어 있고, 동박과 그 동박 상에 적층된 금 도금막으로 구성되어 있다. 이 경우, 금 도금막이 동박의 산화 방지막으로서 기능함과 함께, 적외선의 반사율을 향상시킬 수 있다. 또한 절연성 필름 (2) 의 배면에는, 제 1 단자 전극 (7A) 및 제 2 단자 전극 (7B) 을 제외하고 제 1 배선막 (4A) 및 제 2 배선막 (4B) 을 포함하는 면 전체를 덮는 폴리이미드 수지의 커버레이 (도시 생략) 가 형성되어 있다.
이 적외선 반사막 (6) 은, 절연성 필름 (2) 보다 높은 적외선 반사율을 갖는 재료로 형성되고, 상기 서술한 바와 같이, 동박 상에 금 도금막이 실시되어 형성되어 있다. 또한 금 도금막 이외에, 예를 들어 경면의 알루미늄 증착막이나 알루미늄박 등으로 형성해도 상관없다. 이 적외선 반사막 (6) 은, 제 2 감열 소자 (3B) 보다 큰 사이즈로 이것을 덮도록 형성되어 있다.
상기 제 1 감열 소자 (3A) 및 제 2 감열 소자 (3B) 는, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 양단부에 단자 전극 (3a) 이 형성된 칩 서미스터이다. 이 서미스터로는, NTC 형, PTC 형, CTR 형 등의 서미스터가 있지만, 본 실시 형태에서는, 제 1 감열 소자 (3A) 및 제 2 감열 소자 (3B) 로서, 예를 들어 NTC 형 서미스터를 채용하고 있다. 이 서미스터는, Mn - Co - Cu 계 재료, Mn - Co - Fe 계 재료 등의 서미스터 재료로 형성되어 있다. 또한, 이들 제 1 감열 소자 (3A) 및 제 2 감열 소자 (3B) 는, 각 단자 전극 (3a) 을 대응하는 제 1 접착 전극 (5A) 상 또는 제 2 접착 전극 (5B) 상에 접합시켜 절연성 필름 (2) 에 실장되어 있다.
특히 본 실시 형태에서는, 제 1 감열 소자 (3A) 및 제 2 감열 소자 (3B) 로서, Mn, Co 및 Fe 의 금속 산화물을 함유하는 세라믹스 소결체, 즉 Mn - Co - Fe 계 재료로 형성된 서미스터 소자를 채용하고 있다. 또한 이 세라믹스 소결체는, 입방정 (立方晶) 스피넬상을 주상으로 하는 결정 구조를 갖고 있는 것이 바람직하다. 특히, 세라믹스 소결체로는, 입방정 스피넬상으로 이루어지는 단상의 결정 구조가 가장 바람직하다. 입방정 스피넬상을 주상으로 하는 결정 구조를 상기 세라믹스 소결체에 채용하는 이유는, 이방성도 없고 또 불순물층이 없기 때문에, 세라믹스 소결체 내에서 전기 특성의 편차가 작고, 제 1 감열 소자 (3A) 와 제 2 감열 소자 (3B) 로 고정밀한 측정이 가능해지기 때문이다. 또 안정적인 결정 구조이기 때문에 내환경에 대한 신뢰성도 높다.
상기 보강판 (8) 은, 예를 들어 유리 에폭시 기판 등의 절연성을 가진 경질 수지 기판 등으로서, 도 5 의 (b) 에 나타내는 바와 같이, 센서부에 대응한 사각형상의 센서부용 창부 (8a) 가 형성되어 있다. 이 센서부용 창부 (8a) 는, 1 쌍의 긴 구멍부 (2a) 의 내측에 형성되고 제 1 접착 전극 (5A) 및 제 2 접착 전극 (5B) 을 둘러싸도록 형성되어 있다. 또 보강판 (8) 에는, 도 5 의 (c) 에 나타내는 바와 같이, 센서부용 창부 (8a) 를 막는 시일재 (10) 가 배면에 첩부되어 있다. 이 시일재 (10) 는, 외부로부터의 적외선을 반사할 수 있는 것이 바람직하고, 상기 적외선 반사막 (6) 과 동일한 막이나 알루미늄박 등을 적용할 수 있다.
이 적외선 센서 (1) 는, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 회로 기판 (104) 상의 커넥터 (9) 에 제 1 단자 전극 (7A) 및 제 2 단자 전극 (7B) 측의 단부를 꽂아 넣어 실장되고, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 절연성 필름 (2) 의 타방의 면, 즉 적외선 반사막 (6) 이 형성된 면을, 전해 콘덴서나 스위칭 소자 등의 측정 대상물 (S) 을 향하여 설치된다.
이와 같이 본 실시 형태의 적외선 센서 (1) 에서는, 제 1 감열 소자 (3A), 제 2 감열 소자 (3B) 및 적외선 반사막 (6) 의 영역에 대응한 센서부용 창부 (8a) 가 형성되어 절연성 필름 (2) 의 일방의 면에 첩부된 보강판 (8) 과, 제 1 배선막 (4A) 및 제 2 배선막 (4B) 에 접속되고 절연성 필름 (2) 의 타방의 면에 있어서의 단부에 형성되어 외부의 커넥터 (9) 에 끼워 넣을 수 있는 제 1 단자 전극 (7A) 및 제 2 단자 전극 (7B) 을 구비하고 있으므로, 절연성 필름 (2) 이 보강판 (8) 으로 지지되어 전체가 경량인 판상으로 됨과 함께, 커넥터 (9) 에 제 1 단자 전극 (7A) 및 제 2 단자 전극 (7B) 을 꽂아 넣음으로써 용이하게 전기적 접속 및 충분한 지지 강도로 회로 기판 (104) 에 세워 형성할 수 있게 된다.
따라서, 회로 기판 (104) 상에 리플로우로 실장한 커넥터 (9) 에 꽂아 넣는 것만으로 용이하게 장착할 수 있음과 함께, 좁은 설치 스페이스에서도 실장할 수 있어, 고밀도화에도 적합하다. 또 보강판 (8) 에는, 센서부에 공간을 형성하도록 도려내어 센서부용 창부 (8a) 가 형성되어 있으므로, 보강판 (8) 이 제 1 감열 소자 (3A) 및 제 2 감열 소자 (3B) 의 실장에 방해가 되지 않음과 함께, 센서부에 대하여 보강판 (8) 으로부터의 열전도에 의한 영향이 억제된다. 또, 센서부용 창부 (8a) 를 막는 시일재 (10) 가 보강판 (8) 에 첩부되어 있으므로, 시일재 (10) 에 의해 공간을 둔 상태로 센서부를 커버 할 수 있고, 배면으로부터의 공기 대류나 적외선의 영향을 경감시킬 수 있다.
또 절연성 필름 (2) 에, 제 1 감열 소자 (3A) 및 제 2 감열 소자 (3B) 의 주위에 제 1 배선막 (4A) 및 제 2 배선막 (4B) 을 피하여 연장되는 긴 구멍부 (2a) 가 형성되어 있으므로, 제 1 감열 소자 (3A) 상의 적외선 흡수 영역으로부터 주위로의 열전도가 긴 구멍부 (2a) 에 의해 차단되고, 측정 대상물 (S) 로부터의 복사열을 열격리하여 효율적으로 비축할 수 있다. 또, 측정 대상물 (S) 로부터의 복사열에 의해 온도 분포가 흐트러지지 않도록, 주변 장치로부터의 열 영향을 받은 부분으로부터의 열전도를 긴 구멍부 (2a) 로 차단하여 영향을 억제할 수 있다.
또 제 1 배선막 (4A) 이, 제 1 감열 소자 (3A) 의 주위에까지 배치되어 제 2 배선막 (4B) 보다 큰 면적으로 형성되어 있으므로, 절연성 필름 (2) 의 적외선을 흡수한 부분으로부터의 열수집을 개선함과 함께, 절연성 필름 (2) 의 적외선 반사막 (6) 이 형성된 부분과 열용량이 비슷해지므로, 변동 오차를 작게 할 수 있다.
다음으로, 본 발명에 관련된 적외선 센서의 제 2 실시형태에 대하여, 도 6 을 참조하여 이하에 설명한다. 또한, 이하의 실시형태의 설명에 있어서, 상기 실시형태에 있어서 설명한 동일 구성 요소에는 동일한 부호를 붙이고, 그 설명은 생략한다.
제 2 실시형태와 제 1 실시형태의 상이한 점은, 제 1 실시형태에서는, 절연성 필름 (2) 에 제 1 감열 소자 (3A) 와 제 2 감열 소자 (3B) 를 실장한 센서부만이 형성되어 있는 것에 비하여, 제 2 실시형태의 적외선 센서 (21) 는, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 절연성 필름 (2) 에 상기 센서부뿐만 아니라, 그 센서부에 접속된 센서 제어용의 검출 회로인 회로부 (22) 도 일체로 형성되어 있는 점이다. 또 보강판 (28) 에는, 회로부 (22) 에 대응한 사각형상의 회로부용 창부 (28b) 가 형성되어 있는 점에서도 제 1 실시형태와 상이하다. 또한 도 6 에서는, 시일재 (10) 를 생략하여 도시하고 있다.
이와 같이 제 2 실시형태의 적외선 센서 (21) 는, 절연성 필름 (2) 상에 형성되고 제 1 배선막 (4A) 및 제 2 배선막 (4B) 과 제 1 단자 전극 (7A) 및 제 2 단자 전극 (7B) 에 접속된 회로부 (22) 를 구비하고 있다. 이 회로부 (22) 는, 예를 들어 오피 앰프 등으로 구성된 온도 검출 회로이다. 따라서, 제 2 실시형태의 적외선 센서 (21) 에서는, 절연성 필름 (2) 상에 형성되고 제 1 배선막 (4A) 및 제 2 배선막 (4B) 에 접속된 회로부 (22) 를 구비하고 있으므로, 센서부와 함께 그 검출 회로 등의 회로부 (22) 가 동일 필름 상에 일체화됨으로써, 장치 전체의 소형화 및 저비용화가 가능해진다.
또, 회로부용 창부 (28b) 에 의해 회로부 (22) 에 대응한 영역에 공간을 형성하고, 보강판 (28) 이 방해되지 않고 오피 앰프 등의 전자 부품의 실장이 가능해진다. 또한, 회로부 (22) 의 오피 앰프 등에서 발생한 열이 제 1 감열 소자 (3A) 및 제 2 감열 소자 (3B) 에 전달되는 것을 긴 구멍부 (2a) 에 의해 차단하기 때문에, 회로부 (22) 에서 발생하는 열의 온도 검출에 대한 영향도 억제할 수 있다.
또한, 본 발명의 기술 범위는 상기 각 실시형태에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 여러 가지 변경을 부가하는 것이 가능하다.
예를 들어, 상기 각 실시형태에서는, 제 1 감열 소자가 적외선을 직접 흡수한 절연성 필름으로부터 전도되는 열을 검출하고 있지만, 제 1 감열 소자의 바로 위이며 절연성 필름 상에 적외선 흡수막을 형성해도 상관없다. 이 경우, 더욱 제 1 감열 소자에 있어서의 적외선 흡수 효과가 향상되어, 제 1 감열 소자와 제 2 감열 소자의 보다 양호한 온도차분을 얻을 수 있다. 즉, 이 적외선 흡수막에 의해 측정 대상물로부터의 복사에 의한 적외선을 흡수하도록 하고, 적외선을 흡수하여 발열된 적외선 흡수막으로부터 절연성 필름을 통한 열전도에 의해, 바로 아래의 제 1 감열 소자의 온도가 변화하도록 해도 된다.
이 적외선 흡수막은, 절연성 필름보다 높은 적외선 흡수율을 갖는 재료로 형성되고, 예를 들어, 카본 블랙 등의 적외선 흡수 재료를 함유하는 필름이나 적외선 흡수성 유리막 (이산화규소를 71 ％ 함유하는 붕규산 유리막 등) 으로 형성되어 있는 것 등을 채용할 수 있다. 특히 적외선 흡수막은, 안티몬 도프 산화주석 (ATO) 막인 것이 바람직하다. 이 ATO 막은, 카본 블랙 등에 비해 적외선의 흡수율이 양호함과 함께 내광성이 우수하다. 또 ATO 막은, 자외선으로 경화시키므로, 접착 강도가 강하고, 카본 블랙 등에 비해 잘 박리되지 않는다. 또한 이 적외선 흡수막은, 제 1 감열 소자보다 큰 사이즈로 이것을 덮도록 형성하는 것이 바람직하다.
또, 칩 서미스터의 제 1 감열 소자 및 제 2 감열 소자를 채용하고 있지만, 박막 서미스터로 형성된 제 1 감열 소자 및 제 2 감열 소자를 채용해도 상관없다. 또한 감열 소자로서는, 상기 서술한 바와 같이 박막 서미스터나 칩 서미스터가 사용되는데, 서미스터 이외에 초전 소자 등도 채용할 수 있다.
1, 21 … 적외선 센서
2 … 절연성 필름
2a … 긴 구멍부
3A … 제 1 감열 소자
3B … 제 2 감열 소자
4A … 제 1 배선막
4B … 제 2 배선막
5A … 제 1 단자 전극
5B … 제 2 단자 전극
6 … 적외선 반사막
7A … 제 1 단자 전극
7B … 제 2 단자 전극
8, 28 … 보강판
8a … 센서부용 창부
9 … 커넥터
22 … 회로부
28b … 회로부용 창부
2 … 절연성 필름
2a … 긴 구멍부
3A … 제 1 감열 소자
3B … 제 2 감열 소자
4A … 제 1 배선막
4B … 제 2 배선막
5A … 제 1 단자 전극
5B … 제 2 단자 전극
6 … 적외선 반사막
7A … 제 1 단자 전극
7B … 제 2 단자 전극
8, 28 … 보강판
8a … 센서부용 창부
9 … 커넥터
22 … 회로부
28b … 회로부용 창부
Claims (4)
- 절연성 필름과,
상기 절연성 필름의 일방의 면에 서로 이간시켜 형성된 제 1 감열 소자 및 제 2 감열 소자와,
상기 절연성 필름의 일방의 면에 형성되고 상기 제 1 감열 소자에 접속된 도전성의 제 1 배선막 및 상기 제 2 감열 소자에 접속된 도전성의 제 2 배선막과,
상기 제 2 감열 소자에 대향하여 상기 절연성 필름의 타방의 면에 형성된 적외선 반사막과,
상기 제 1 감열 소자, 상기 제 2 감열 소자 및 상기 적외선 반사막의 영역에 대응한 센서부용 창부가 형성되어 상기 절연성 필름의 일방의 면에 첩부 (貼付) 된 보강판과,
상기 제 1 배선막 및 상기 제 2 배선막에 접속되고 상기 절연성 필름의 타방의 면에 있어서의 단부에 형성되어 외부의 커넥터에 끼워 넣을 수 있는 복수의 단자 전극을 구비하고,
상기 센서부용 창부를 막음과 함께 외부로부터의 적외선을 반사 가능한 시일재가 상기 보강판에 첩부되어 있는 것을 특징으로 하는 적외선 센서. - 제 1 항에 있어서,
상기 절연성 필름 상에 형성된 회로부를 구비하고,
상기 보강판에 상기 회로부에 대응한 회로부용 창부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 적외선 센서. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 배선막이, 상기 제 1 감열 소자의 주위에까지 배치되어 상기 제 2 배선막보다 큰 면적으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 적외선 센서. - 삭제
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