KR101840480B1 - 적외선 센서 - Google Patents
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Abstract
적외선 검지용과 온도 보상용의 감열 소자사이에서 높은 온도차분을 얻을 수 있음과 함께 소형화가 가능하고, 염가의 구조를 갖고 있는 적외선 센서를 제공하는 것. 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) 및 제 2 감열 소자 (3B) 가 따로따로 접착된 한 쌍의 접착 전극 (4) 과, 제 1 감열 소자 (3A) 에 대향하여 절연성 필름 (2) 의 타방의 면에 형성된 적외선 흡수막 (5) 과, 제 2 감열 소자 (3B) 에 대향하여 절연성 필름 (2) 의 타방의 면에 형성된 적외선 반사막 (6) 을 구비하고, 제 1 감열 소자 (3A) 및 제 2 감열 소자 (3B) 가, 판상의 서미스터 소체 (3a) 와, 그 서미스터 소체 (3a) 의 표리면에 각각 형성되고 일방이 접착 전극 (4) 에 접착되는 한 쌍의 전극층을 갖는다.
Description
본 발명은 측정 대상물로부터의 적외선을 검지하여 그 측정 대상물의 온도 등을 측정하는 적외선 센서에 관한 것이다.
종래, 측정 대상물로부터 복사에 의해 방사되는 적외선을 비접촉으로 검지하여 측정 대상물의 온도를 측정하는 온도 센서로서 적외선 센서가 사용되고 있다.
예를 들어, 특허문헌 1 에는 유지체에 설치한 수지 필름과, 그 수지 필름에 형성되어 유지체의 도광부를 통해 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, 적외선 검지용 감열 소자 및 온도 보상용 감열 소자에는, 박막 서미스터가 사용되고 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 온도 구배를 작게 하기 위해 열전도가 양호한 재료로 프레임체를 형성하고 있다. 또, 적외선 검지용 감열 소자 및 온도 보상용 감열 소자에는, 리드선이 서미스터에 접속된 솔잎형의 서미스터가 채용되어 있다.
상기 종래의 기술에는, 이하의 과제가 남아 있다.
즉, 특허문헌 1 및 2 의 적외선 센서에서는, 카본 블랙 등의 적외선 흡수 재료를 함유시킨 수지 필름으로 일방의 감열 소자측을 온도 보상용으로 차광하는 구조가 채용되어 있는데, 그러한 수지 필름의 열전도가 높아, 적외선 검지용과 온도 보상용의 감열 소자사이에서 큰 온도차분이 잘 발생하지 않는다는 문제가 있었다. 또, 이들 감열 소자사이에서 온도차분을 크게 하기 위해서는, 감열 소자사이의 거리를 크게 할 필요가 있어 전체 형상이 커져, 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 솔잎형이기 때문에, 서미스터와 리드선의 좁은 사이에서 열의 공간 전도가 발생되어 버린다. 또한, 솔잎형이나 칩형 서미스터의 경우, 스포트 계측이 되어, 수지 필름 내에 온도 구배가 발생한 경우에 큰 측정 오차가 발생하는 문제가 있었다.
본 발명은 전술한 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 적외선 검지용과 온도 보상용의 감열 소자사이에서 높은 온도차분을 얻을 수 있음과 함께 소형화가 가능하고, 염가의 구조를 갖고 있는 적외선 센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해 이하의 구성을 채용한 적외선 센서이다. 즉, 본 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 소자 및 상기 제 2 감열 소자가 따로따로 접착된 한 쌍의 접착 전극과, 상기 제 1 감열 소자에 대향하여 상기 절연성 필름의 타방의 면에 형성된 적외선 흡수막과, 상기 제 2 감열 소자에 대향하여 상기 절연성 필름의 타방의 면에 형성된 적외선 반사막을 구비하고, 상기 제 1 감열 소자 및 상기 제 2 감열 소자가, 판상의 서미스터 소체와, 그 서미스터 소체의 표리면에 각각 형성되고 일방이 상기 접착 전극에 접착되는 한 쌍의 전극층을 갖는 것을 특징으로 한다.
이 적외선 센서에서는, 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 있으므로, 적외선 흡수막은 어느 부분에서 적외선을 흡수하고, 적외선 반사막은 다른 부분에서 적외선을 반사하므로, 얇고 열전도성이 낮은 절연성 필름 위에서 제 1 감열 소자와 제 2 감열 소자의 양호한 온도차분을 얻을 수 있다.
즉, 필름에 적외선 흡수 재료 등을 함유시키지 않은 저열전도성의 절연성 필름이라도, 적외선 흡수막에 의해 절연성 필름의 제 1 감열 소자 바로 위 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 설정 가능하기 때문에, 측정 대상물과의 거리에 적합한 적외선 검출의 시야각을, 이 면적을 바꿈으로써 설정할 수 있어, 높은 수광 효율을 얻을 수 있다.
또, 적외선 반사막에 의해 절연성 필름의 제 2 감열 소자 바로 위 부분에 입사되는 적외선을 반사시켜 그 흡수를 저지할 수 있다.
또한, 절연성 필름 위에 적외선 흡수막과 적외선 반사막을 형성하고 있으므로, 적외선 흡수막과 적외선 반사막 사이의 열을 전도하는 매체가, 공기 이외에 이들 막 사이의 절연성 필름만이 되어, 전도되는 단면적이 작아진다. 따라서, 상호의 감열 소자에 대한 열이 잘 전달되지 않게 되고, 열 간섭이 적어져 검출 감도가 향상된다.
이와 같이, 저열전도성의 절연성 필름 위에서 서로 열의 영향이 억제된 제 1 감열 소자와 제 2 감열 소자가, 각각 적외선 흡수막 바로 아래 부분과, 적외선 반사막 바로 아래 부분에서의 절연성 필름의 온도를 측정하는 구조를 갖고 있다. 따라서, 적외선 검지용이 되는 제 1 감열 소자와 온도 보상용이 되는 제 2 감열 소자의 양호한 온도차분을 얻을 수 있어, 고감도화를 도모할 수 있다.
또, 제 1 감열 소자와 제 2 감열 소자의 열 결합이 낮기 때문에, 서로 접근시켜 배치하는 것도 가능해져, 전체의 소형화를 도모할 수 있다. 또한, 프레임체나 케이스에 의한 차광 구조가 아니라, 적외선 반사막에 의해 적외선의 흡수를 방지하고 있으므로, 염가로 제조할 수 있다.
또, 적외선 흡수막 및 적외선 반사막이 도전성 재료로 구성되어 있어도, 절연성 필름을 사이에 두고 설치된 제 1 감열 소자 및 제 2 감열 소자의 절연이 확보되어 있으므로, 막의 절연성에 상관없이 효율이 양호한 재료의 선택이 가능해진다.
또, 제 1 감열 소자 및 제 2 감열 소자가, 판상의 서미스터 소체와, 그 서미스터 소체의 표리면에 각각 형성되고 일방이 접착 전극에 접착되는 한 쌍의 전극층을 갖기 때문에, 적외선의 진행 방향 (두께 방향) 의 열 용량이 작음과 함께 넓은 접착 전극 및 전극층에 열을 전달하고 나서 서미스터 소체에 열전도시킴으로써, 열응답성 및 검출 감도를 개선시킬 수 있다. 즉, 서미스터 소체가 판상임과 함께 넓은 접착 전극에 전극층으로 접착되는 이른바 플레이크형 서미스터 때문에, 칩 서미스터와 같이 두꺼운 칩상의 서미스터 소체를 가져 단부 (端部) 에 전극을 갖는 서미스터보다 우수한 열전도성에 의해 높은 열응답성 및 검출 감도를 얻을 수 있다. 또한, 플레이크형 서미스터의 경우, 양방의 감열 소자에, 통상 동일한 평판 소체에서 서미스터 소체를 선별할 수 있기 때문에, 2 개의 감열 소자의 저항값 및 B 상수를 거의 동일하게 설정하는 것이 용이하다.
또, 솔잎형이나 칩형의 서미스터에 비해 검출 면적을 넓게 할 수 있음과 함께, 그 검출 면적은 적외선 흡수막 및 적외선 반사막에 대응한 면적으로 하는 것이 용이하여, 온도 구배에 의한 측정 오차는 적어진다.
또, 본 발명의 적외선 센서는, 상기 제 1 감열 소자 및 상기 제 2 감열 소자의 외형상이, 접착되는 상기 접착 전극보다 평면에서 보았을 때 작게 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.
즉, 이 적외선 센서에서는, 제 1 감열 소자 및 제 2 감열 소자의 외형상이, 접착되는 접착 전극보다 평면에서 보았을 때 작게 설정되어 있으므로, 소형화에 의해 열 용량이 보다 작아져, 더욱 우수한 열응답성을 얻을 수 있다.
또, 본 발명의 적외선 센서는, 상기 절연성 필름의 일방의 면에, 상기 접착 전극에 세선상의 접착측 패턴 배선으로 접속된 접착측 단자 전극과, 와이어 본딩용 전극과, 상기 와이어 본딩용 전극에 세선상의 와이어측 패턴 배선으로 접속된 와이어측 단자 전극이 각각 한 쌍 형성되고, 상기 접착 전극과 접착되어 있지 않은 상기 전극층과 그에 대응하는 상기 와이어 본딩용 전극이, 와이어 본딩에 의한 금속 세선으로 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 한다.
즉, 이 적외선 센서에서는, 세선상의 접착측 패턴 배선과, 세선상의 와이어측 패턴 배선과, 와이어 본딩에 의한 금속 세선을 전극 사이의 접속에 채용하고 있으므로, 제 1 감열 소자 및 제 2 감열 소자의 열이 배선으로부터 접착측 단자 전극 및 와이어측 단자 전극에 잘 전도되지 않아, 열의 도피를 억제하여 보다 높은 검출 감도를 얻을 수 있다. 즉, 종래와 같이 서미스터에서 리드선으로의 열전도에서 기인되는 바람직하지 않은 열 결합을 방지할 수 있다.
본 발명에 의하면, 이하의 효과를 나타낸다.
즉, 본 발명에 관련된 적외선 센서에 의하면, 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 있으므로, 제 1 감열 소자와 제 2 감열 소자의 양호한 온도차분을 얻을 수 있어, 고감도화를 도모할 수 있음과 함께, 소형이고 염가로 제조 가능하다. 또한, 제 1 감열 소자 및 제 2 감열 소자가, 판상의 서미스터 소체와, 그 서미스터 소체의 표리면에 각각 형성되고 일방이 접착 전극에 접착되는 한 쌍의 전극층을 갖기 때문에, 적외선의 진행 방향 (두께 방향) 의 열 용량이 작음과 함께 넓은 접착 전극 및 전극층에 열을 전달하고 나서 서미스터 소체에 열전도시킴으로써, 열응답성 및 검출 감도를 개선시킬수 있다.
도 1 은 본 발명에 관련된 적외선 센서의 제 1 실시형태를 나타내는 사시도이다.
도 2 는 제 1 실시형태에 있어서, 적외선 센서를 나타내는 정면도이다.
도 3 은 제 1 실시형태에 있어서, 제 1 감열 소자 및 제 2 감열 소자를 나타내는 단면도이다.
도 4 는 제 1 실시형태에 있어서, 적외선 센서의 제조 방법을 공정순으로 나타내는 저면도이다.
도 5 는 본 발명에 관련된 적외선 센서의 제 2 실시형태를 나타내는 사시도이다.
도 6 은 도 5 의 A-A 화살표 방향에서 본 단면도이다.
도 2 는 제 1 실시형태에 있어서, 적외선 센서를 나타내는 정면도이다.
도 3 은 제 1 실시형태에 있어서, 제 1 감열 소자 및 제 2 감열 소자를 나타내는 단면도이다.
도 4 는 제 1 실시형태에 있어서, 적외선 센서의 제조 방법을 공정순으로 나타내는 저면도이다.
도 5 는 본 발명에 관련된 적외선 센서의 제 2 실시형태를 나타내는 사시도이다.
도 6 은 도 5 의 A-A 화살표 방향에서 본 단면도이다.
이하, 본 발명에 관련된 적외선 센서의 제 1 실시형태를 도 1 내지 도 4 를 참조하면서 설명한다. 또한, 이하의 설명에 사용하는 각 도면에서는, 각 부재를 인식 가능 또는 인식 용이한 크기로 하기 위해 축척을 적절히 변경하였다.
본 실시형태의 적외선 센서 (1) 는, 도 1 및 도 2 에 나타내는 바와 같이, 절연성 필름 (2) 과, 그 절연성 필름 (2) 의 일방의 면 (하면) 에 서로 이간시켜 형성된 제 1 감열 소자 (3A) 및 제 2 감열 소자 (3B) 와, 절연성 필름 (2) 의 일방의 면에 동박 등으로 패턴 형성되고 제 1 감열 소자 (3A) 및 제 2 감열 소자 (3B) 가 따로따로 접착된 한 쌍의 접착 전극 (4) 과, 제 1 감열 소자 (3A) 에 대향하여 절연성 필름 (2) 의 타방의 면 (상면) 에 형성된 적외선 흡수막 (5) 과, 제 2 감열 소자 (3B) 에 대향하여 절연성 필름 (2) 의 타방의 면에 형성된 적외선 반사막 (6) 을 구비하고 있다.
즉, 상기 적외선 흡수막 (5) 은, 제 1 감열 소자 (3A) 바로 위에 배치되어 있음과 함께, 상기 적외선 반사막 (6) 은, 제 2 감열 소자 (3B) 바로 위에 배치되어 있다.
상기 절연성 필름 (2) 은, 적외선 투과성 필름으로 형성되어 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 절연성 필름 (2) 이 폴리이미드 수지 시트로 형성되어 있다.
상기 제 1 감열 소자 (3A) 및 제 2 감열 소자 (3B) 는, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 판상의 서미스터 소체 (3a) 와, 그 서미스터 소체 (3a) 의 표리면에 각각 형성되고 일방이 접착 전극 (4) 에 접착되는 한 쌍의 전극층 (3b) 을 갖는 이른바 플레이크형 서미스터이다.
이 서미스터로서는, NTC 형, PTC 형, CTR 형 등의 서미스터가 있는데, 본 실시형태에서는, 제 1 감열 소자 (3A) 및 제 2 감열 소자 (3B) 로서, 예를 들어 NTC 형 서미스터를 채용하고 있다. 이 서미스터에서는, Mn-Co-Cu 계 재료, Mn-Co-Fe 계 재료 등의 서미스터 재료로 서미스터 소체 (3a) 가 형성되어 있다.
상기 플레이크형 서미스터의 제 1 감열 소자 (3A) 및 제 2 감열 소자 (3B) 를 제조하려면, 처음에, 예를 들어 상기 서미스터 재료의 세라믹으로 이루어지는 사각 평판상의 평판 소체를 준비한다. 그리고, 그 상하 양면에, 유리 페이스트를 스크린 인쇄 등으로 도포하여 베이킹함으로써 유리층 (3c) 을 형성한다. 다음으로, 이 평판 소체를 직사각형상으로 다이싱하여 복수의 각주 (角柱) 소체로 하고, 이미 유리층 (3c) 이 형성된 측면끼리가 접하는 상태로 배치하고, 유리층 (3c) 이 형성되어 있지 않은 양 측면에도 동일한 방법으로 유리층 (3c) 을 형성하여, 전체 측면에 유리층 (3c) 이 형성된 각주상체가 형성된다.
다음으로, 상기 각주상체를, 중심축의 직교 방향으로 다이싱하여 복수의 판상체인 서미스터 소체 (3a) 로 한다.
또한, 상면에 서미스터 소체 (3a) 에 맞춰 형성된 복수의 오목부를 갖는 지그를 준비하고, 오목부 내에 서미스터 소체 (3a) 를 배치한다. 이 상태에서 오목부 내에 Au 나 Ag 페이스트 등의 도전성 페이스트를 스크린 인쇄 등으로 도포하여 베이킹하고, 서미스터 소체 (3a) 의 표면에 전극층 (3b) 을 형성한다. 또, 마찬가지로, 서미스터 소체 (3a) 의 이면에도 전극층 (3b) 을 형성한다. 이와 같이 하여 플레이크형 서미스터인 제 1 감열 소자 (3A) 및 제 2 감열 소자 (3B) 가 제조된다.
또, 절연성 필름 (2) 의 일방의 면 (이면) 에는, 도 4 의 (a) 에 나타내는 바와 같이, 접착 전극 (4) 에 세선상의 접착측 패턴 배선 (7a) 으로 접속된 접착측 단자 전극 (7) 과, 와이어 본딩용 전극 (8) 과, 와이어 본딩용 전극 (8) 에 세선상의 와이어측 패턴 배선 (9a) 으로 접속된 와이어측 단자 전극 (9) 이 각각 한 쌍 형성되어 있다.
또한, 접착 전극 (4) 과 접착되어 있지 않은 전극층 (3b) 과 그에 대응하는 와이어 본딩용 전극 (8) 이, 와이어 본딩에 의한 금선 등의 금속 세선 (Y) 으로 전기적으로 접속되어 있다.
또한, 제 1 감열 소자 (3A) 및 제 2 감열 소자 (3B) 의 외형상이, 접착되는 접착 전극 (4) 보다 평면에서 보았을 때 작게 설정되어 있다. 즉, 서미스터 소체 (3a) 의 표면 및 이면이, 접착되는 접착 전극 (4) 보다 작은 면적으로 되어 있다.
상기 적외선 흡수막 (5) 은, 절연성 필름 (2) 보다 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 있다. 즉, 이 적외선 흡수막 (5) 에 의해 측정 대상물로부터의 복사에 의한 적외선을 흡수한다. 그리고, 적외선을 흡수하여 발열된 적외선 흡수막 (5) 으로부터 절연성 필름 (2) 을 개재한 열전도에 의해, 바로 아래의 제 1 감열 소자 (3A) 의 온도가 변화되도록 되어 있다. 이 적외선 흡수막 (5) 은, 제 1 감열 소자 (3A) 및 접착 전극 (4) 보다 큰 사이즈로 이것을 덮도록 형성되어 있다.
상기 적외선 반사막 (6) 은, 절연성 필름 (2) 보다 높은 적외선 반사율을 갖는 재료로 형성되고, 예를 들어, 경면의 알루미늄 증착막이나 알루미늄박 등으로 형성되어 있다. 이 적외선 반사막 (6) 은, 제 2 감열 소자 (3B) 및 접착 전극 (4) 보다 큰 사이즈로 이들을 덮도록 형성되어 있다.
본 실시형태의 적외선 센서 (1) 를 제조하려면, 먼저, 도 4 의 (a) 에 나타내는 바와 같이, 절연성 필름 (2) 의 일방의 면 (이면) 에 접착 전극 (4), 접착측 패턴 배선 (7a), 접착측 단자 전극 (7), 와이어 본딩용 전극 (8) 및 와이어측 단자 전극 (9) 을 각각 패턴 형성한다. 다음으로, 도 4 의 (b) 에 나타내는 바와 같이, 절연성 필름 (2) 의 타방의 면 (표면) 에, 적외선 흡수막 (5) 및 적외선 반사막 (6) 을, 각각의 용도에 대응하는 접착 전극 (4) 의 뒤에 패턴 형성한다. 다음으로, 도 4 의 (c) 에 나타내는 바와 같이, 각각의 용도에 대응하는 접착 전극 (4) 상에, 땜납 또는 도전성 접착제에 의해 제 1 감열 소자 (3A) 및 제 2 감열 소자 (3B) 를 따로따로 접착한다. 또한, 제 1 감열 소자 (3A) 및 제 2 감열 소자 (3B) 의 접착 전극 (4) 에 접착되어 있지 않은 전극층 (3b) 과 와이어 본딩용 전극 (8) 을 와이어 본딩에 의한 금속 세선 (Y) 으로 접속한다. 이와 같이 하여 적외선 센서 (1) 가 제조된다.
이와 같이 본 실시형태의 적외선 센서 (1) 는, 제 1 감열 소자 (3A) 에 대향하여 절연성 필름 (2) 의 타방의 면에 형성된 적외선 흡수막 (5) 과, 제 2 감열 소자 (3B) 에 대향하여 절연성 필름 (2) 의 타방의 면에 형성된 적외선 반사막 (6) 을 구비하고 있으므로, 즉, 적외선 흡수막 (5) 은 어느 부분에서 적외선을 흡수하고, 적외선 반사막 (6) 은 다른 부분에서 적외선을 반사하므로, 얇고 열전도성이 낮은 절연성 필름 (2) 상에서 제 1 감열 소자 (3A) 와 제 2 감열 소자 (3B) 의 양호한 온도차분을 얻을 수 있다.
즉, 필름에 적외선 흡수 재료 등을 함유시키지 않은 저열전도성의 절연성 필름 (2) 으로도, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 적외선 흡수막 (5) 에 의해 절연성 필름 (2) 의 제 1 감열 소자 (3A) 바로 위 부분에만 적외선 흡수에 의한 열을 전도시킬 수 있다. 특히, 얇은 절연성 필름 (2) 에 의해 적외선 흡수막 (5) 의 열이 전도되기 때문에, 감도의 열화가 없고, 높은 응답성을 갖고 있다. 또, 적외선 흡수막 (5) 의 면적을 임의로 설정 가능하기 때문에, 측정 대상물과의 거리에 적합한 적외선 검출의 시야각을, 이 면적을 바꿈으로써 설정할 수 있어, 높은 수광 효율을 얻을 수 있다.
또, 적외선 반사막 (6) 에 의해 절연성 필름 (2) 의 제 2 감열 소자 (3B) 바로 위 부분에 입사되는 적외선을 반사시켜 그 흡수를 저지할 수 있다.
또한, 절연성 필름 (2) 상에 적외선 흡수막 (5) 과 적외선 반사막 (6) 을 형성하고 있으므로, 적외선 흡수막 (5) 과 적외선 반사막 (6) 사이의 열을 전도하는 매체가, 공기 이외에 이들 막 사이의 절연성 필름 (2) 만이 되어, 전도되는 단면적이 작아진다. 따라서, 상호의 감열 소자로의 열이 잘 전달되지 않게 되고, 열 간섭이 적어져 검출 감도가 향상된다.
이와 같이, 본 실시형태의 적외선 센서 (1) 에서는, 저열전도성의 절연성 필름 (2) 상에서 서로 열의 영향이 억제된 제 1 감열 소자 (3A) 와 제 2 감열 소자 (3B) 가, 각각 적외선 흡수막 (5) 바로 아래 부분과, 적외선 반사막 (6) 바로 아래 부분에서의 절연성 필름 (2) 의 온도를 측정하는 구조를 갖고 있다. 따라서, 적외선 검지용이 되는 제 1 감열 소자 (3A) 와 온도 보상용이 되는 제 2 감열 소자 (3B) 의 양호한 온도차분을 얻을 수 있어, 고감도화를 도모할 수 있다.
또, 제 1 감열 소자 (3A) 와 제 2 감열 소자 (3B) 의 열 결합이 낮기 때문에, 서로 접근시켜 배치하는 것도 가능해져, 전체의 소형화를 도모할 수 있다. 또한, 프레임체나 케이스에 의한 차광 구조가 아니라, 적외선 반사막 (6) 에 의해 적외선의 흡수를 방지하고 있으므로, 염가로 제조할 수 있다.
또, 적외선 흡수막 (5) 및 적외선 반사막 (6) 이 도전성 재료로 구성되어 있어도, 절연성 필름 (2) 을 사이에 두고 설치된 제 1 감열 소자 (3A) 및 제 2 감열 소자 (3B) 의 절연이 확보되어 있으므로, 막의 절연성에 상관없이 효율이 양호한 재료의 선택이 가능해진다.
또, 절연성 필름 (2) 이, 적외선 투과성 필름으로 형성되어 있기 때문에, 적외선 흡수막 (5) 및 적외선 반사막 (6) 주위의 절연성 필름 (2) 자체에 의한 적외선 흡수를 최대한 억제하여, 주위로부터의 열전도에 의한 제 1 감열 소자 (3A) 및 제 2 감열 소자 (3B) 에 대한 열의 영향을 저감시킬 수 있다.
또, 제 1 감열 소자 (3A) 및 제 2 감열 소자 (3B) 가, 판상의 서미스터 소체 (3a) 와, 그 서미스터 소체 (3a) 의 표리면에 각각 형성되고 일방이 접착 전극 (4) 에 접착되는 한 쌍의 전극층 (3b) 을 갖기 때문에, 적외선의 진행 방향 (두께 방향) 의 열 용량이 작음과 함께 넓은 접착 전극 (4) 및 전극층 (3b) 에 열을 전달하고 나서 서미스터 소체 (3a) 에 열전도시킴으로써, 열응답성 및 검출 감도를 개선시킬 수 있다.
즉, 상기 서미스터는, 서미스터 소체 (3a) 가 판상임과 함께 넓은 접착 전극 (4) 에 전극층 (3b) 으로 접착되는 이른바 플레이크형 서미스터 때문에, 칩 서미스터와 같이 두꺼운 칩상의 서미스터 소체를 가져 단부에 전극을 갖는 서미스터보다 우수한 열전도성에 의해 높은 열응답성 및 검출 감도를 얻을 수 있다. 또한, 플레이크형 서미스터의 경우, 양방의 감열 소자에, 통상 동일한 평판 소체에서 서미스터 소체 (3a) 를 선별할 수 있기 때문에, 2 개의 감열 소자 (3A, 3B) 의 저항값 및 B 상수를 거의 동일하게 설정하는 것이 용이하다.
또, 제 1 감열 소자 (3A) 및 제 2 감열 소자 (3B) 의 외형상이, 접착되는 접착 전극 (4) 보다 평면에서 보았을 때 작게 설정되어 있으므로, 소형화에 의해 열용량이 보다 작아져, 더욱 우수한 열응답성을 얻을 수 있다.
또한, 세선상의 접착측 패턴 배선 (7a) 및 와이어측 패턴 배선 (9a) 과, 와이어 본딩에 의한 금속 세선 (Y) 을 전극 사이의 접속에 채용하고 있으므로, 제 1 감열 소자 (3A) 및 제 2 감열 소자 (3B) 의 열이 배선으로부터 접착측 단자 전극 (7) 및 와이어측 단자 전극 (9) 에 잘 전도되지 않아, 열의 도피를 억제하여 보다 높은 검출 감도를 얻을 수 있다. 즉, 종래와 같이 서미스터에서 리드선으로의 열전도에서 기인되는 바람직하지 않은 열 결합을 방지할 수 있다.
다음으로, 본 발명에 관련된 적외선 센서의 제 2 실시형태에 대하여, 도 5 및 도 6 을 참조하여 이하에 설명한다. 또한, 이하의 실시형태의 설명에 있어서, 상기 실시형태에서 설명한 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 붙이고, 그 설명은 생략한다.
제 2 실시형태의 적외선 센서 (21) 에서는, 절연성 필름 (2) 의 일방의 면에 고정되어 그 절연성 필름 (2) 을 지지하는 케이싱체 (27) 를 구비하고, 그 케이싱체 (27) 에, 절연성 필름 (2) 보다 열전도율이 낮은 공기로 덮는 제 1 수납부 (27a) 및 제 2 수납부 (27b) 를 형성하고, 그것에 제 1 감열 소자 (23A) 및 제 2 감열 소자 (23B) 를 각각 개별로 수납하는 점에서, 제 1 실시형태와 상이하다.
또, 제 2 실시형태의 제 1 감열 소자 (23A) 및 제 2 감열 소자 (23B) 의 외형상은, 제 1 실시형태와 비교하여, 접착되는 접착 전극 (4) 보다 평면에서 보았을 때 더욱 작게 설정되어 있다.
상기 케이싱체 (27) 는, 예를 들어 수지제이며, 절연성 필름 (2) 의 열을 필요 이상으로 방열시키지 않도록 절연성 필름 (2) 보다 열전도성이 낮은 재료인 것이 바람직하다.
또, 상기 제 1 수납부 (27a) 및 제 2 수납부 (27b) 는, 제 1 감열 소자 (23A) 및 제 2 감열 소자 (23B) 를 수납하기에 적절한 위치에 각각 형성된 단면 (斷面) 직사각형상의 구멍부이며, 내부에 공기를 밀봉한 상태에서 개구부가 절연성 필름 (2) 으로 폐색되어 있다.
이와 같이 제 2 실시형태의 적외선 센서 (21) 에서는, 제 1 수납부 (27a) 및 제 2 수납부 (27b) 에 의해, 제 1 감열 소자 (23A) 및 제 2 감열 소자 (23B) 를 각각 개별적으로 수납함과 함께 절연성 필름 (2) 보다 열전도율이 낮은 공기로 이들을 덮기 때문에, 제 1 감열 소자 (23A) 와 제 2 감열 소자 (23B) 사이의 열전도를 더욱 억제할 수 있다.
또, 제 1 감열 소자 (23A) 및 제 2 감열 소자 (23B) 의 외형상이, 제 1 실시형태와 비교하여, 접착되는 접착 전극 (4) 보다 평면에서 보았을 때 더욱 작게 설정되어 있으므로, 보다 높은 열응답성을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 기술 범위는 상기 각 실시형태에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지 변경을 가하는 것이 가능하다.
산업상 이용가능성
본 발명은 소형화가 가능하고, 염가의 구조를 갖고 있는 적외선 센서를 제공할 수 있다.
1, 21 : 적외선 센서
2 : 절연성 필름
3A, 23A : 제 1 감열 소자
3B, 23B : 제 2 감열 소자
3a : 서미스터 소체
3b : 전극층
4 : 접착 전극
5 : 적외선 흡수막
6 : 적외선 반사막
7 : 접착측 단자 전극
7a : 접착측 패턴 배선
8 : 와이어 본딩용 전극
9 : 와이어측 단자 전극
9a : 와이어측 패턴 배선
27 : 케이싱체
27a : 제 1 수납부
27b : 제 2 수납부
Y : 금속 세선
2 : 절연성 필름
3A, 23A : 제 1 감열 소자
3B, 23B : 제 2 감열 소자
3a : 서미스터 소체
3b : 전극층
4 : 접착 전극
5 : 적외선 흡수막
6 : 적외선 반사막
7 : 접착측 단자 전극
7a : 접착측 패턴 배선
8 : 와이어 본딩용 전극
9 : 와이어측 단자 전극
9a : 와이어측 패턴 배선
27 : 케이싱체
27a : 제 1 수납부
27b : 제 2 수납부
Y : 금속 세선
Claims (3)
- 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 소자 및 상기 제 2 감열 소자가 따로따로 접착된 한 쌍의 접착 전극과,
상기 제 1 감열 소자에 대향하여 상기 절연성 필름의 타방의 면에 형성된 적외선 흡수막과,
상기 제 2 감열 소자에 대향하여 상기 절연성 필름의 타방의 면에 형성된 적외선 반사막을 구비하고,
상기 제 1 감열 소자 및 상기 제 2 감열 소자가, 판상의 서미스터 소체와, 그 서미스터 소체의 표리면에 각각 형성되고 일방이 상기 접착 전극에 접착되는 한 쌍의 전극층을 갖고,
상기 절연성 필름의 일방의 면에, 상기 접착 전극에 세선상의 접착측 패턴 배선으로 접속된 접착측 단자 전극과, 와이어 본딩용 전극과, 상기 와이어 본딩용 전극에 세선상의 와이어측 패턴 배선으로 접속된 와이어측 단자 전극이 각각 한 쌍 형성되고,
접착되어 있지 않은 상기 전극층과 대응하는 상기 와이어 본딩용 전극이, 와이어 본딩에 의한 금속 세선으로 전기적으로 접속되고,
상기 접착측 패턴 배선 및 상기 와이어측 패턴 배선이, 상기 와이어 본딩용 전극, 상기 접착측 단자 전극 및 상기 와이어측 단자 전극보다도 좁은 폭으로 연장되는 것을 특징으로 하는 적외선 센서. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 감열 소자 및 상기 제 2 감열 소자의 외형상이, 접착되는 상기 접착 전극보다 평면에서 보았을 때 작게 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 적외선 센서. - 삭제
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