KR20120089342A - 적외선 센서 모듈 - Google Patents
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Abstract
열 노이즈를 저감하여, 고정밀도이며 신뢰성이 높은 적외선 검출을 행하는 것이 가능한 적외선 센서 모듈을 제공한다. 적외선 센서 모듈은, 기판 상에 배치되며, 적외선 신호를 수신하는 적외선 센서 소자와, 상기 적외선 센서 소자의 출력을 처리하는 신호 처리 회로 소자와, 상기 적외선 센서 소자로부터 소정의 거리를 이격하여 설치되며, 외부의 적외선 신호를 상기 적외선 센서 소자에 결상하기 위한 광학계를 구비한 입사창을 갖고, 상기 적외선 센서 소자 및 상기 신호 처리 회로 소자를 수용하는 금속제의 케이스와, 상기 적외선 센서 소자와, 상기 케이스 및 상기 신호 처리 회로 소자 사이에, 상기 광학계를 통하여 입사하는 상기 적외선 신호를 상기 적외선 센서 소자로 유도하는 투광부를 갖는 센서 커버를 구비하고 있다.
Description
본 발명은, 적외선 센서 모듈에 관한 것이며, 특히, 그 열 노이즈 저감을 위한 실장 구조에 관한 것이다.
종래부터, 적외선 센서는, 비접촉으로 온도 검출을 도모할 수 있기 때문에, 사람의 존재를 검출하고, 사람의 움직임에 추종하여, 점등 제어를 행하도록 한 자동 점등 시스템이나, 전자 레인지의 고내(庫內) 온도의 검출, 피조리물의 온도 분포의 검출 등에 널리 이용되고 있다. 적외선 센서는, 내장의 센서 칩에 수광한 적외선량에 따른 전압을 출력하는 디바이스이다.
이 적외선 센서의 검지 시야각은 사양에서 정해져 있지만, 실제로는 시야각 외로부터의 불필요한 적외선도 디바이스 내에 입광하고, 그 적외선이 패키지 내부에서의 반사에 의해 센서 칩에 입사한 경우에는, 열 노이즈로 되어, 검지 정밀도의 열화를 초래하게 된다고 하는 문제가 있었다.
이와 같은 적외선 센서의 일례로서는, 예를 들면, 다수개의 저항(단소자)을 매트릭스 형상으로 평면 배치하고 적외선이 투사되었을 때에 생기는 온도 상승에 수반되는 저항값의 변화를 신호로서 취출하고, 이 신호에 기초하여 화상 신호를 작성하여 출력하는 것이 있다. 이와 같은 적외선 센서에서는, 저항 변화를 신호로서 취출하기 위해서 소정 바이어스 전류를 공급할 필요가 있고, 이 바이어스 전류에 의한 쥴열에 의해 적외선 센서의 온도 상승이 발생하는 경우가 있다. 이 때문에, 이 쥴열에 의한 온도 상승에 의해 적외선 센서로부터 새로운 신호가 발생되고, 이 신호가 적외선 센서에서의 잡음으로서 출력되게 된다.
이와 같은 바이어스 전류에 의한 잡음을 방지하기 위해서, 도 8에 도시한 바와 같이, 케이스(220) 내에 링 형상의 이너(250)를 고정하여, 케이스(220) 내에 외란 노이즈가 입사하게 된 경우라도, 외란 노이즈는, 회로 기판(210) 상에 탑재된 센서 칩(230)에 도달하지 않고, 방사되고, 렌즈에 의해 집광된 적외선 에너지만을 센서 칩(230)으로 유도하도록 한 구조가 제안되어 있다(특허 문헌 1).
또한, 특허 문헌 2에서는, 도 9에 도시한 바와 같이, 패키지(120) 상에 회로 기판(110), 전자 냉각 장치(140), 적외선 검지 소자(130)를 순차적으로 탑재하고, 또한 적외선 검지 소자(130)를 덮도록 실드통(150)을 설치하고, 이 실드통(150)이 전자 냉각 장치(140)에 의해 냉각되도록 배설한다. 적외선 검지 소자(130)를 전자냉각 장치(140)에 의해 냉각함으로써, 바이어스 전류에 의한 적외선 검지 소자(130)의 온도 상승을 방지하고, 또한 실드통(150)을 냉각함으로써 실드통(150)을 통한 복사열에 의한 적외선 검지 소자(130)의 온도 상승을 방지하여, 잡음을 저감한다. 또한, 실드통(150)에 개구하는 입사창(150a)을 적절한 개구경으로 형성함으로써, 입사되는 적외선이 적외선 검지 소자(130)의 각 단소자 외로 누설되는 일이 없어, 잡음의 발생을 방지한다.
또한, 도 10에 도시한 바와 같이, 서모파일 소자(적외선 센서 소자)(330)를 실드하는 것이 아니라, 스템(310)과 열적으로 접속된 이너 캡(350)으로, 서모파일 소자(330)를 덮음으로써, 스템(310)의 온도 변동에 대한 서모파일 소자(330)의 냉접점의 온도 추종성을 향상시키도록 한 적외선 센서 모듈도 제안되어 있다(특허 문헌 3). 이 구성에서는, 서모파일 소자와 서미스터를, 이너 캡으로 덮어, 내부 분위기가 스템과 열적으로 접속되도록 하고, 케이스(320)나 이너 캡(350)으로부터의 2차 복사가 서모파일 소자(330)에 조사되지 않도록 하고 있다.
그런데, 최근, 신호의 증폭 처리를 위해서 ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 등의 IC 칩을 내장한 실장 구조가 제안되어 있다. 이 구성에 의하면, 배선의 드로윙을 저감할 수 있어, 이론적으로는, 검출 정밀도의 한층 더한 향상을 도모할 수 있다. 그러나, 이와 같이 IC 칩을 하우징 내에 내장하는 경우에는, 전기 노이즈 대책으로서 금속 하우징을 이용할 필요가 있다. 이 경우는 특히, 금속의 광 반사율이 높기 때문에 내부 반사가 일어나기 쉬워져, 열 노이즈가 더욱 발생하기 쉬운 구조로 되어 있다. 또한, 신호의 증폭 처리를 위한 IC 칩에의 열 노이즈의 영향도 무시할 수 없는 크기로 되는 경우가 있었다.
이와 같이 신호 처리 회로 소자를 내장한 적외선 센서 모듈에서는, 전기 노이즈 대책으로서 금속 하우징을 이용할 필요가 있고, 이 경우는 특히, 금속의 광 반사율이 높기 때문에 내부 반사가 일어나기 쉬워진다고 하는 문제가 있었다. 또한, 신호 처리 회로 소자의 발열에 의한 열 노이즈의 문제도 있어, 열 노이즈가 더욱 발생하기 쉬운 구조로 되어 있다.
본 발명은, 상기 실정을 감안하여 이루어진 것으로, 열 노이즈를 저감하여, 고정밀도이며 신뢰성이 높은 적외선 검출을 행하는 것이 가능한 적외선 센서 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
따라서 본 발명의 적외선 센서 모듈은, 기판 상에 배치되며, 적외선 신호를 수신하는 적외선 센서 소자와, 상기 적외선 센서 소자의 출력을 처리하는 신호 처리 회로 소자와, 상기 적외선 센서 소자로부터 소정의 거리를 이격하여 설치되며, 외부의 적외선 신호를 상기 적외선 센서 소자에 결상하기 위한 광학계를 구비한 입사창을 갖고, 상기 적외선 센서 소자 및 상기 신호 처리 회로 소자를 수용하는 금속제의 케이스와, 상기 적외선 센서 소자와, 상기 케이스 및 상기 신호 처리 회로 소자 사이에, 상기 광학계를 통하여 입사하는 상기 적외선 신호를 상기 적외선 센서 소자로 유도하는 투광부를 갖는 센서 커버를 구비한 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 상기 적외선 센서 모듈에 있어서, 상기 센서 커버가, 상기 적외선 센서 소자의 주위를 둘러싸도록 상기 기판에 접촉시켜진 측벽부와, 상기 측벽부로부터 상기 적외선 센서 소자와 상기 광학계 사이에 형성되며, 상기 투광부가 개구부를 구성하는 상부면을 갖는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 상기 적외선 센서 모듈에 있어서, 센서 커버는 금속 재료로 구성된 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 상기 적외선 센서 모듈에 있어서, 상기 센서 커버는, 열전도성 재료에 의해 상기 기판에 접합된 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 상기 적외선 센서 모듈에 있어서, 상기 센서 커버는 도전성 재료에 의해 상기 기판에 접합된 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 상기 적외선 센서 모듈에 있어서, 상기 기판의 상기 적외선 센서 소자 탑재 영역 및 신호 처리 회로 소자 영역을 둘러싸는 영역에 띠 형상의 금속 링이 재치되고, 상기 금속 링은 상기 케이스의 상기 기판측 단부에 형성된 플랜지부와 접촉하여, 시일부를 구성한 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 상기 적외선 센서 모듈에 있어서, 상기 케이스의 내측에는 수지 성형체로 이루어지는 내장 케이스를 구비한 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 상기 적외선 센서 모듈에 있어서, 상기 케이스의 내벽에 흑색 도금층을 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 상기 적외선 센서 모듈에 있어서, 상기 적외선 센서 소자는, 상기 기판에 와이어를 통하여 접속되어 있고, 상기 센서 커버는, 상기 와이어의 도출 영역을 제외한, 상기 적외선 센서 소자의 주연(周緣)을 덮도록 형성된 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 상기 적외선 센서 모듈에 있어서, 상기 적외선 센서 소자의 와이어는, 상기 적외선 센서 소자의 서로 대향하는 두 변으로부터 도출되고, 상기 센서 커버는 상기 와이어가 배치되지 않은 서로 대향하는 두 변에서, 상기 기판에 접합된 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 상기 적외선 센서 모듈에 있어서, 상기 적외선 센서 소자는, 상기 기판에 범프를 통하여 접속되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 상기 적외선 센서 모듈에 있어서, 상기 적외선 센서 소자가 면실장에 의해 상기 기판에 탑재된 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 상기 적외선 센서 모듈에 있어서, 상기 센서 커버는, 적외선 센서 소자의 주위 전체에서, 상기 기판에 접촉된 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 상기 적외선 센서 모듈에 있어서, 상기 적외선 센서 소자와 상기 신호 처리 회로 소자 사이의 접속은, 상기 기판에 형성된 내부 배선을 통하여 실현된 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 상기 적외선 센서 모듈에 있어서, 상기 적외선 센서 소자와 상기 센서 커버 사이의, 상기 기판 상에 열 차단부를 형성한 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 상기 적외선 센서 모듈에 있어서, 상기 열 차단부는, 링 형상의 홈부인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 상기 적외선 센서 모듈에 있어서, 상기 기판은, 상기 신호 처리 회로 소자의 탑재 영역에서, 육박(肉薄) 영역을 구성한 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 상기 적외선 센서 모듈에 있어서, 상기 기판은 세라믹 기판이며, 상기 센서 커버가 접촉하는 영역에 배선 도체층이 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 적외선 센서 모듈에 의하면, 센서 커버에 의해, 케이스에서 반사되어서 입사하는 시야각 외로부터의 적외선 노이즈를 방지함과 함께, 케이스의 가열에 의한 복사열 발생에 의한 적외선 노이즈의 영향을 저감하여, 검출 정밀도의 향상을 도모할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태 1의 적외선 센서 모듈을 도시하는 도면으로서, (a)는 단면도, (b)는 케이스와 센서 커버를 떼어낸 상태를 도시하는 상면도, (c)는 측단면도.
도 2는 상기 적외선 센서 모듈을 도시하는 분해 사시도.
도 3은 본 발명의 실시 형태 2의 적외선 센서 모듈을 도시하는 도면으로서, (a)는 단면도, (b)는 주요부 확대 단면도.
도 4는 본 발명의 실시 형태 3의 적외선 센서 모듈을 도시하는 도면.
도 5는 본 발명의 실시 형태 4의 적외선 센서 모듈을 도시하는 도면으로서, (a)는 단면도, (b)는 케이스와 센서 커버를 떼어낸 상태를 도시하는 상면도, (c)는 측단면도.
도 6은 상기 적외선 센서 모듈을 도시하는 분해 사시도.
도 7은 본 발명의 실시 형태 4의 적외선 센서 모듈의 변형예를 도시하는 도면으로서, (a)는 단면도, (b)는 케이스와 센서 커버를 떼어낸 상태를 도시하는 상면도, (c)는 측단면도.
도 8은 종래예의 적외선 센서 모듈을 도시하는 도면.
도 9는 종래예의 다른 적외선 센서 모듈을 도시하는 도면.
도 10은 종래예의 다른 적외선 센서 모듈을 도시하는 도면.
도 2는 상기 적외선 센서 모듈을 도시하는 분해 사시도.
도 3은 본 발명의 실시 형태 2의 적외선 센서 모듈을 도시하는 도면으로서, (a)는 단면도, (b)는 주요부 확대 단면도.
도 4는 본 발명의 실시 형태 3의 적외선 센서 모듈을 도시하는 도면.
도 5는 본 발명의 실시 형태 4의 적외선 센서 모듈을 도시하는 도면으로서, (a)는 단면도, (b)는 케이스와 센서 커버를 떼어낸 상태를 도시하는 상면도, (c)는 측단면도.
도 6은 상기 적외선 센서 모듈을 도시하는 분해 사시도.
도 7은 본 발명의 실시 형태 4의 적외선 센서 모듈의 변형예를 도시하는 도면으로서, (a)는 단면도, (b)는 케이스와 센서 커버를 떼어낸 상태를 도시하는 상면도, (c)는 측단면도.
도 8은 종래예의 적외선 센서 모듈을 도시하는 도면.
도 9는 종래예의 다른 적외선 센서 모듈을 도시하는 도면.
도 10은 종래예의 다른 적외선 센서 모듈을 도시하는 도면.
이하, 본 발명의 실시 형태의 적외선 센서 모듈에 대하여 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.
(실시 형태 1)
도 1은 본 발명의 실시 형태 1의 적외선 센서 모듈을 도시하는 도면으로서, (a)는 단면도, (b)는 케이스와 센서 커버를 떼어낸 상태를 도시하는 상면도, (c)는 측단면도이다. 또한 도 2는 이 적외선 센서 모듈을 도시하는 분해 사시도이다.
본 발명의 실시 형태 1의 적외선 센서 모듈은, 기판(10) 상에 배치되며, 적외선 신호를 수신하는 적외선 센서 소자(30)와, 상기 적외선 센서 소자(30)의 출력을 처리하는 신호 처리 회로 소자(40)와, 상기 적외선 센서 소자(30)로부터 소정의 거리를 이격하여 설치되며, 외부의 적외선 신호를 상기 적외선 센서 소자(30)에 결상하기 위한 광학계로서의 렌즈(22)를 구비한 입사창을 갖고, 상기 적외선 센서 소자(30) 및 상기 신호 처리 회로 소자(40)를 수용하는 금속제의 케이스(20)와, 상기 적외선 센서 소자(30)와, 상기 케이스(20) 및 상기 신호 처리 회로 소자(40) 사이에, 상기 광학계를 통하여 입사하는 상기 적외선 신호를 상기 적외선 센서 소자(30)로 유도하는 투광부(51)를 갖는 코바르로 구성된 센서 커버(50)를 구비한 것을 특징으로 한다. 기판(10)은 표면에 도시하지 않은 배선 패턴을 갖는다.
또한 여기서 이용되는 적외선 센서 소자는, 면실장에 의해 기판(10)에 탑재된 서모파일형 센서이다. 이 적외선 센서 소자는, 기판(10)에 고정됨과 함께, 와이어 본딩에 의해 기판(10)에 전기적으로 접속되어 있다. 참조 부호 32는 본딩 와이어이다. 서모파일형 센서는, 여기서는 도시하지 않지만, 폴리실리콘의 마이크로 머시닝에 의해 형성한 열전쌍에 있어서, 적외선에 의한 열에 의해 이들 접점간에 온도차를 발생시키고, 이 온도차에 의해 접점간에 전위차를 발생시키는 열기전력 효과(제벡 효과)를 이용하여, 적외선을 전압으로서 검지하도록 구성한 것이다. 이 서모파일형 적외선 센서는, 수광한 적외선을 적외선 흡수막에서 열로 변환하고, 이 열을, 직렬로 다수개 접속된 열전쌍에 가하여, 발생한 온접점부의 온도 변화를, 열전쌍에 의해 전압으로서 출력한다. 이 서모파일에 있어서, 적외선을 흡수하는 적외선 흡수막의 재료로서는, 적외선 흡수율이 높은 금흑막이나 카본막 등이 이용되고 있다.
그리고 센서 커버(50)는, 은 페이스트(52) 등의 열전도성 재료에 의해 상기 기판(10)에 접합되어 있고, 이 은 페이스트에 의해, 센서 커버(50)가 기판(10)과의 사이에서의 열의 교환을 하기 쉽게 하고 있어, 센서 주위에서 열이 부분적으로 모여 있는 일이 없도록 할 수 있다.
또한, 기판(10)의 적외선 센서 소자 탑재 영역 Rt 및 신호 처리 회로 소자 탑재 영역 Rs를 둘러싸는 영역에 띠 형상의 금속 링(13)이 재치되고, 이 금속 링(13)은 케이스(20)의 기판측 단부에 형성된 플랜지부(23)와 접촉하여, 시일부(24)를 구성하고 있다.
여기서 참조 부호 11은 기판 표면에 형성된 배선 도체층이며, 본딩 와이어(32)를 통하여 적외선 센서 소자(30)와 전기적으로 접속되어 있다. 또한 적외선 센서 소자(30)와 신호 처리 회로 소자(40) 사이의 전기적 접속도 본딩 와이어(32)를 통하여 이루어져 있다.
또한, 센서 커버(50)는, 적외선 센서 소자(30)의 주위를 둘러싸도록 기판(10)에 접촉시켜진 측벽부(50S)와, 측벽부(50S)로부터 상기 적외선 센서 소자(30)와 상기 광학계로서의 렌즈(22) 사이에 형성되며, 상기 투광부(51)가 개구부를 구성하는 상부면(50U)를 갖는다.
이 구성에 의하면, 적외선 센서 소자(30)를 센서 커버(50)로 덮을 뿐만 아니라, 신호 처리 회로 소자(40)와 적외선 센서 소자(30) 사이에도 센서 커버(50)를 설치하도록 하고 있기 때문에, 신호 처리 회로 소자로부터 적외선 센서 소자 및 적외선 센서 소자로부터 신호 처리 회로 소자로의 복사에 의한 열 노이즈를 방지할 수 있어, 비대상 물체로부터의 적외선 신호 IR0이 금속 케이스를 거쳐서 입사하는 복사선 IR2, 금속 케이스로부터의 반사에 의한 복사선 IR3에 의한 적외선 신호가 제거되어, 대상물만의 적외선 신호 IR1을 검지할 수 있으므로, 측정 정밀도가 향상된다.
또한, 이 측벽부(50S)를 갖고 있기 때문에, 센서 커버(50)를 적외선 센서 소자(30)의 주위를 가능한 한 둘러싸도록 배치함으로써, 상면뿐만 아니라 측면 방향으로부터의 노이즈에 대해서도 확실한 제거가 가능하게 된다.
또한, 여기서 적외선 센서 소자(30)의 본딩 와이어(32)는, 적외선 센서 소자의 서로 대향하는 두 변으로부터 도출되고, 센서 커버(50)는 본딩 와이어(32)가 배치되지 않은 서로 대향하는 두 변에서, 기판(10)에 접합되어 있다. 이 때문에, 센서 커버 고정측의 변과 와이어 본드측의 변을 분리할 수 있어, 적외선 센서 모듈의 사이즈를 작게 할 수 있다.
상기 실시 형태에서는, 센서 커버(50)는 코바르로 구성하였지만, 구리, 스테인레스 등 다른 금속을 이용하도록 해도 된다. 또한, 센서 커버(50)를 도전성 재료에 의해 기판에 접속함으로써, 실드면과 전기적으로 접속할 수 있어, 전자 실드성을 갖게 할 수 있다.
또한 기판(10)의 적외선 센서 소자 탑재 영역 Rt 및 신호 처리 회로 소자 탑재 영역 Rs를 둘러싸는 영역에 형성된 띠 형상의 금속 링(13)이 케이스의 기판측 단부에 형성된 플랜지부(23)와 접촉하여, 시일부를 구성하고 있기 때문에, 기밀 시일성을 높임과 함께, 전기적인 실드성을 높이는 것이 가능하게 된다. 또한 이 띠 형상의 금속 링은, 열 차단부로서의 역할도 갖는다. 또한 열 차단부로서는, 링 형상의 홈부를 구성해도 된다.
또한, 기판(10)으로서 질화알루미늄 등의 방열성이 높은 세라믹 기판을 이용함과 함께, 센서 커버가 접촉하는 영역에 배선 도체층이 형성되도록 함으로써, 보다 방열성을 높일 수 있다.
또한, 신호 처리 회로 소자(40)의 탑재 영역 Rs에서, 육박(肉薄) 영역을 구성하고 있기 때문에, 방열성이 양호하여, 적외선 센서 소자(30)에의 열 노이즈를 저감할 수 있다.
(실시 형태 2)
또한, 상기 실시 형태에서는, 적외선 센서 소자(30)와 신호 처리 회로 소자(40)를 본딩 와이어(32)를 통하여 전기적으로 접속하였지만, 도 3의 (a) 및 (b)에 도시한 바와 같이, 기판으로서 다층 배선 기판(10S)을 이용함으로써, 내층에서 쓰루홀 h 및 내층(10c)을 통하여 전기적으로 접속할 수 있다. 다층 배선 기판(10S)은 세라믹 등의 절연층(10i)과 내층(10c)으로서의 도체층의 적층체로 구성된다. 이 다층 배선 기판(10S)은 그린 시트 적층체를 소성함으로써, 용이하게 원하는 배선이 형성 가능하다. 신호 처리 회로 소자(40)와 적외선 센서 소자(30)의 접속은 본딩 와이어(32) 및 쓰루홀 h, 내층(10c)을 통하여 얻어진다. 도 3의 (a)는 단면도, 도 3의 (b)는 도 3의 (a)의 주요부 확대 단면도이다.
이에 의해, 센서 커버(50)의 측벽부(50S)를, 다층 배선 기판(10S)에 접촉하도록 배치하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 센서 커버가 적외선 센서 소자의 주위를 확실하게 둘러쌈으로써, 측면 방향으로부터의 노이즈에 대해서도 확실한 제거가 가능하게 된다.
또한, 기판으로서 질화알루미늄 등의 방열성이 높은 세라믹 기판을 이용함과 함께, 센서 커버(50)가 접촉하는 영역에 배선 도체층(21)이 형성되도록 함으로써, 보다 방열성을 높일 수 있다.
(실시 형태 3)
다음으로 본 발명의 실시 형태 3에 대하여 설명한다.
상기 실시 형태 1에서는, 적외선 센서 소자(30)는 와이어 본딩에 의해 본딩 와이어(32)를 통하여 기판(10)에 접속하였지만, 본 실시 형태에서는, 도 4에 도시한 바와 같이, 적외선 센서 소자(30)를 범프(31)를 통하여 직접 기판에 접속한 것을 특징으로 하는 것이다. 적외선 센서 소자(30)와 신호 처리 회로 소자(40) 사이는, 상기 실시 형태 2와 마찬가지로, 쓰루홀 h를 통하여 기판(10S) 내에서 접속된다. 따라서, 센서 커버(50)는, 적외선 센서 소자(30)의 주위를, 적외선 센서 소자(30)에 매우 가까운 위치에서, 확실하게 둘러싸도록 배치되어 있다. 또한, 적외선 센서 소자(30)와 신호 처리 회로 소자(40)의 접속은, 기판(10) 상에 형성된 배선 도체층(11)에 의해 접속된다. 다른 부분에 대해서는 상기 실시 형태 1 및 2와 마찬가지로 형성되어 있기 때문에, 여기서는 설명을 생략한다.
따라서, 이 경우도, 적외선 센서 소자(30)는 보다 효율적으로 열 실드 및 전기적 실드가 이루어져 있기 때문에, 복사열 발생에 의한 열 노이즈의 발생도 억제할 수 있다. 또한, 근접하여 센서 커버를 배치함으로써, 더욱 소형화를 도모할 수 있다.
또한, 상기 실시 형태 2와 마찬가지로, 이 경우도, 기판으로서 다층 배선 기판(10S)을 이용하도록 하면, 내층(도시 생략)에서 쓰루홀을 통하여 적외선 센서 소자(30)와 신호 처리 회로 소자(40)를, 전기적으로 접속할 수 있어, 센서 커버를 보다 확실하게 기판에 밀착시킬 수 있다.
(실시 형태 4)
다음으로 본 발명의 실시 형태 4에 대하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시 형태 4의 적외선 센서 모듈을 도시하는 도면으로서, (a)는 단면도, (b)는 케이스와 센서 커버를 떼어낸 상태를 도시하는 상면도, (c)는 측단면도이다. 또한 도 6은 이 적외선 센서 모듈을 도시하는 분해 사시도이다.
본 발명의 실시 형태 4의 적외선 센서 모듈은, 상기 실시 형태 1의 적외선 센서 모듈의 구성 외에, 케이스(20)의 내측에 절연성 수지로 이루어지는 내장 케이스(60)를 형성한 것을 특징으로 하는 것이다. 그 외는 상기 실시 형태 1에서 설명한 적외선 센서 모듈과 마찬가지로 형성되어 있다. 여기에서는 동일 부위에는 동일 부호를 부여하고, 설명을 생략한다.
이 구성에 의해, 상기 실시 형태 1의 효과 외에, 한층 더한 열 노이즈의 억제를 달성하는 것이 가능하게 된다.
또한, 내장 케이스에 한정되지 않고, 내측에 반사 방지 부재를 배치함으로써 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 예를 들면, 이 반사 방지 부재로서는, 도 7의 (a) 내지 (c)에 도시한 바와 같이, 상기 금속제의 케이스(20)의 내측에 형성된 흑색의 금속 도금층(26)을 이용하도록 해도 된다. 또한 여기서도 실시 형태 1과 동일 부위에는 동일 부호를 부여하였다.
이상 설명해 온 바와 같이, 본 발명에 따르면, 적외선 센서 소자를 센서 커버로 덮을 뿐만 아니라, 신호 처리 회로 소자와 적외선 센서 소자 사이에도 센서 커버를 설치하도록 하고 있기 때문에, 신호 처리 회로 소자에의 적외선 센서 소자로부터의 복사에 의한 열 노이즈를 방지할 수 있다. 따라서, 노이즈로 되는 적외선 신호가 제거되어, 대상물만의 적외선 신호를 검지할 수 있으므로, 측정 정밀도가 향상된다.
이하에, 각 구성에 있어서의 작용 효과를 설명한다.
우선, 상기 적외선 센서 모듈에 있어서, 상기 적외선 센서 소자가 면실장에 의해 상기 기판에 탑재되도록 해도 된다.
특히 상기 적외선 센서 모듈에서 면실장의 경우, 적외선 센서 소자가 기판에 면 접촉하도록 배치되기 때문에, 적외선 센서 소자 자체의 열 변화도 신호 처리 회로 소자에 큰 영향을 주게 된다. 이와 같은 구성의 경우에도, 본 발명에 따르면, 센서 커버를 갖고 있기 때문에 신호 처리 회로 소자로의 적외선 센서 소자로부터의 복사에 의한 열 노이즈를 방지할 수 있다.
또한 상기 적외선 센서 모듈에 있어서, 상기 센서 커버가, 상기 적외선 센서 소자의 주위를 둘러싸도록 상기 기판에 접촉시켜진 측벽부와, 상기 측벽부로부터 상기 적외선 센서 소자와 상기 광학계 사이에 형성되며, 상기 투광부가 개구부를 구성하는 상부면을 갖도록 구성해도 된다.
이 구성에 의하면, 센서 커버가 상기 적외선 센서 소자의 주위를 둘러싸도록 상기 기판에 접촉시켜진 측벽부를 갖고 있기 때문에, 센서 커버를 적외선 센서 소자의 주위를 가능한 한 둘러싸도록 배치함으로써, 상면뿐만 아니라 측면 방향으로부터의 노이즈에 대해서도 제거가 가능하게 된다.
또한, 상기 적외선 센서 모듈에 있어서, 센서 커버는 금속 재료로 구성해도 된다.
이 구성에 의하면, 센서를 향하여 입사해 오는 노이즈를 금속 재료로 이루어지는 센서 커버에서 반사하여, 노이즈가 센서에 들어가는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 적외선 센서 모듈에 있어서, 상기 센서 커버는, 열전도성 재료에 의해 상기 기판에 접합되도록 해도 된다.
이 구성에 의하면, 센서 커버가 기판과의 사이에서 열의 교환을 하기 쉬워져, 센서 주위에서 열이 부분적으로 모여 있는 일이 없도록 할 수 있다.
또한, 상기 적외선 센서 모듈에 있어서, 상기 센서 커버는 도전성 재료에 의해 상기 기판에 접합되도록 해도 된다.
이 구성에 의하면, 센서 커버를 실드면과 전기적으로 접속할 수 있어, 전자 실드성을 갖게 할 수 있다.
또한, 상기 적외선 센서 모듈에 있어서, 상기 기판의 상기 적외선 센서 소자 탑재 영역 및 신호 처리 회로 소자 영역을 둘러싸는 영역에 띠 형상의 금속 링이 재치되고, 상기 금속 링은 상기 케이스의 상기 기판측 단부에 형성된 플랜지부와 접촉하여, 시일부를 구성해도 된다.
이 구성에 의하면, 기판 주연부의 시일성을 높임과 함께, 전기적인 실드성을 높이는 것이 가능하게 된다.
또한 본 발명은, 상기 적외선 센서 모듈에 있어서, 상기 케이스의 내측에는 수지 성형체로 이루어지는 내장 케이스를 구비해도 된다.
이 구성에 의하면, 케이스 내에 입사해 오는 열 노이즈를 수지의 내장 케이스에서 흡수하여, 노이즈가 센서에 들어가는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 적외선 센서 모듈에 있어서, 상기 케이스의 내벽에 흑색 도금층을 형성해도 된다.
이 구성에 의하면, 케이스 내에 입사해 오는 열 노이즈를 흑색 도금층에서 흡수하여, 노이즈가 센서에 들어가는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 적외선 센서 모듈에 있어서, 상기 적외선 센서 소자는, 상기 기판에 와이어를 통하여 접속되어 있고, 상기 센서 커버는, 상기 와이어의 도출 영역을 제외한, 상기 적외선 센서 소자의 주연을 덮도록 형성되도록 해도 된다.
이 구성에 의하면, 적외선 센서 소자에의 열 노이즈의 회피를 보다 높일 수 있다.
또한, 상기 적외선 센서 모듈에 있어서, 상기 적외선 센서 소자의 와이어는, 상기 적외선 센서 소자의 서로 대향하는 두 변으로부터 도출되고, 상기 센서 커버는 상기 와이어가 배치되지 않은 서로 대향하는 두 변에서, 상기 기판에 접합되도록 해도 된다.
이 구성에 의하면, 센서 커버 고정측의 변과 와이어 본드측의 변을 분리할 수 있어, 적외선 센서 모듈의 사이즈를 작게 할 수 있다.
또한, 상기 적외선 센서 모듈에 있어서, 상기 적외선 센서 소자는, 상기 기판에 범프를 통하여 접속해도 된다.
이 구성에 의하면, 와이어를 도출하지 않고, 적외선 센서 소자를 실장할 수 있기 때문에, 적외선 센서 소자의 주위를 센서 커버로 완전하게 둘러쌀 수 있다.
또한, 상기 적외선 센서 모듈에 있어서, 상기 센서 커버는, 적외선 센서 소자의 주위 전체에서, 상기 기판에 접촉되도록 해도 된다.
또한, 상기 적외선 센서 모듈에 있어서, 상기 적외선 센서 소자와 상기 신호 처리 회로 소자 사이의 접속은, 상기 기판에 형성된 내부 배선을 통하여 실현되어도 된다.
또한, 상기 적외선 센서 모듈에 있어서, 상기 적외선 센서 소자와 상기 센서 커버 사이의, 상기 기판 상에 열 차단부를 형성해도 된다.
또한, 상기 적외선 센서 모듈에 있어서, 상기 열 차단부는, 링 형상의 홈부이도록 해도 된다.
또한, 상기 적외선 센서 모듈에 있어서, 상기 기판은, 상기 신호 처리 회로 소자의 탑재 영역에서, 육박 영역을 구성해도 된다.
또한, 상기 적외선 센서 모듈에 있어서, 상기 기판은 세라믹 기판이며, 상기 센서 커버가 접촉하는 영역에 배선 도체층이 형성되어도 된다.
이 구성에 의해, 배선 도체층을 통하여 열이 배출되도록 할 수 있다.
본 출원은, 2009년 12월 18일 출원의 일본 특허 출원(특원2009-288032)에 기초하는 것이며, 그 내용은 여기에 참조로서 포함된다.
10 : 기판
10i : 절연층
10c : 내층
10S : 다층 배선 기판
11 : 배선 도체층
13 : 금속 링
20 : 케이스
21 : 배선 도체층
22 : 렌즈
23 : 플랜지부
24 : 시일부
26 : 흑색 도금층
30 : 적외선 센서 소자
31 : 범프
32 : 본딩 와이어
40 : 신호 처리 회로 소자
50 : 센서 커버
50U : 상부면
50S : 측벽부
51S : 투광부
60 : 내장 케이스
IR0 : 비대상물로부터의 적외선 신호
IR1 : 대상물로부터의 적외선 신호
IR2 : 비대상물로부터의 복사선
IR3 : 비대상물로부터의 복사선
10i : 절연층
10c : 내층
10S : 다층 배선 기판
11 : 배선 도체층
13 : 금속 링
20 : 케이스
21 : 배선 도체층
22 : 렌즈
23 : 플랜지부
24 : 시일부
26 : 흑색 도금층
30 : 적외선 센서 소자
31 : 범프
32 : 본딩 와이어
40 : 신호 처리 회로 소자
50 : 센서 커버
50U : 상부면
50S : 측벽부
51S : 투광부
60 : 내장 케이스
IR0 : 비대상물로부터의 적외선 신호
IR1 : 대상물로부터의 적외선 신호
IR2 : 비대상물로부터의 복사선
IR3 : 비대상물로부터의 복사선
Claims (18)
- 기판 상에 배치되며, 적외선 신호를 수신하는 적외선 센서 소자와,
상기 적외선 센서 소자의 출력을 처리하는 신호 처리 회로 소자와,
상기 적외선 센서 소자로부터 소정의 거리를 이격하여 설치되며, 외부의 적외선 신호를 상기 적외선 센서 소자에 결상하기 위한 광학계를 구비한 입사창을 갖고, 상기 적외선 센서 소자 및 상기 신호 처리 회로 소자를 수용하는 금속제의 케이스와,
상기 적외선 센서 소자와, 상기 케이스 및 상기 신호 처리 회로 소자 사이에, 상기 광학계를 통하여 입사하는 상기 적외선 신호를 상기 적외선 센서 소자로 유도하는 투광부를 갖는 센서 커버를 구비한 적외선 센서 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 센서 커버는,
상기 적외선 센서 소자의 주위를 둘러싸도록 상기 기판에 접촉시켜진 측벽부와,
상기 측벽부로부터 상기 적외선 센서 소자와 상기 광학계 사이에 형성되며, 상기 투광부가 개구부를 구성하는 상부면을 갖는 적외선 센서 모듈. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 센서 커버는 금속 재료로 구성된 적외선 센서 모듈. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 센서 커버는, 열전도성 재료에 의해 상기 기판에 접합된 적외선 센서 모듈. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 센서 커버는, 도전성 재료에 의해 상기 기판에 접합된 적외선 센서 모듈. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기판의 상기 적외선 센서 탑재 영역 및 신호 처리 회로 소자 탑재 영역을 둘러싸는 영역에 띠 형상의 금속 링이 재치되고, 상기 금속 링은, 상기 케이스의 개구 단부에 형성된 플랜지부와 접촉하여, 시일부를 구성한 적외선 센서 모듈. - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 케이스의 내측에는 수지 성형체로 이루어지는 내장 케이스를 구비한 적외선 센서 모듈. - 제7항에 있어서,
상기 케이스의 내벽에 흑색 도금층을 형성하여 이루어지는 적외선 센서 모듈. - 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적외선 센서 소자는, 상기 기판 혹은 상기 신호 처리 회로 소자 중 적어도 한쪽에, 와이어를 통하여 접속되어 있고, 상기 센서 커버는, 상기 와이어의 도출 영역을 제외한, 상기 적외선 센서 소자의 주연(周緣)을 덮도록 형성된 적외선 센서 모듈. - 제9항에 있어서,
상기 적외선 센서 소자의 와이어는, 상기 적외선 센서 소자의 서로 대향하는 두 변으로부터 도출되고, 상기 센서 커버는 상기 와이어가 배치되지 않은 서로 대향하는 두 변에서, 상기 기판에 접합된 적외선 센서 모듈. - 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적외선 센서 소자는, 상기 기판에 범프를 통하여 접속되어 이루어지는 적외선 센서 모듈. - 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적외선 센서 소자는 면실장에 의해 상기 기판에 탑재된 적외선 센서 모듈. - 제12항에 있어서,
상기 센서 커버는, 적외선 센서 소자의 주위 전체에서, 상기 기판에 접촉된 적외선 센서 모듈. - 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적외선 센서 소자와 상기 신호 처리 회로 소자 사이의 접속은, 상기 기판에 형성된 내부 배선을 통하여 실현된 적외선 센서 모듈. - 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적외선 센서 소자와 상기 센서 커버 사이의, 상기 기판 상에 열 차단부를 형성한 적외선 센서 모듈. - 제15항에 있어서,
상기 열 차단부는, 링 형상의 홈부인 적외선 센서 모듈. - 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기판은, 상기 신호 처리 회로 소자의 탑재 영역에서, 육박(肉薄) 영역을 구성한 적외선 센서 모듈. - 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기판은 세라믹 기판이며, 상기 센서 커버가 접촉하는 영역에 배선 도체층이 형성된 적외선 센서 모듈.
Applications Claiming Priority (3)
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