TW201842309A - 紅外線感測器 - Google Patents
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Abstract
提供一種可抑制來自下方的基板或主幹構件的紅外線或熱的影響，且抑制檢測精度降低的紅外線感測器。本發明之紅外線感測器係具備有：下部配線基板(11)；設置在下部配線基板上的感測器構裝構件(12)；及設置在感測器構裝構件上的紅外線感測器本體(13)，紅外線感測器本體具備有：絕緣性基板(2)；設在絕緣性基板的感熱元件(3A、3B)；及形成在絕緣性基板的上部圖案配線，感測器構裝構件具備有：構裝構件本體；及連接構件，下部配線基板形成為四角形狀，感測器構裝構件形成為具有彼此平行的2邊(12a)的四角形狀或大致四角形狀，並且在中心軸(C)與下部配線基板相一致的狀態下，前述平行2邊與下部配線基板的對角線(L1)的一個呈平行配設來作設置，下部配線基板的角部在平面視下由感測器構裝構件的前述平行2邊突出。
Description
本發明係關於感測來自測定對象物的紅外線，來測定該測定對象物的溫度等的紅外線感測器。
以往，使用紅外線感測器，作為以非接觸感測從測定對象物藉由輻射被放射的紅外線，來測定測定對象物的溫度的溫度感測器。 例如在專利文獻1中記載一種紅外線感測器，其係在具有紅外線入射窗的金屬帽蓋內，收納有測定用紅外線感測器元件、及補償用紅外線感測器元件。 在該紅外線感測器中，係以覆蓋構裝有補償用紅外線感測器元件的基板的上方的方式，設置構裝有測定用紅外線感測器元件的基板。
此外，在專利文獻2中記載一種紅外線檢測器，其係具備有：具有供紅外線入射的入射窗的容器；在容器內與入射窗相對向配置的第1紅外線檢測元件；構裝有第1紅外線檢測元件的基板；及被配設在基板之下來遮蔽來自入射窗的紅外線的第2紅外線檢測元件。 在該紅外線檢測器中，與專利文獻1的紅外線感測器同樣地，亦覆蓋構裝有第2紅外線檢測元件的基板的上方，來設置構裝有第1紅外線檢測元件的基板。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1] 日本特開昭64-32131號公報 [專利文獻2] 日本特開平11-132857號公報
(發明所欲解決之課題)
在上述習知技術中留下以下課題。 在上述習知技術中，紅外線檢測用及補償用的感熱元件被構裝在個別的印刷基板等構裝基板上，並且該等構裝基板係隔著間隔而以支柱被支持在主幹構件的上方。因此，構裝有紅外線檢測用的感熱元件的檢測側的構裝基板係受到從下方的補償側的構裝基板被放射的紅外線，有檢測精度降低的問題。尤其，檢測側的構裝基板以覆蓋補償側的構裝基板的上面全體的方式被配置在上方，因此受到來自補償用的構裝基板的上面全體的紅外線，紅外線的檢測精度降低。此外，補償側的構裝基板係配設在主幹構件上，因此有接受來自已受到外部溫度變化影響的主幹構件的紅外線，另外因該熱所致之紅外線對上方的檢測側的構裝基板造成影響的不良情形。
本發明係鑑於前述課題而完成者，目的在提供可抑制來自下方的基板或主幹構件的紅外線或熱的影響，且抑制檢測精度降低的紅外線感測器。 (解決課題之手段)
本發明係為解決前述課題而採用以下構成。亦即，第1發明之紅外線感測器之特徵為：具備有：至少形成有一對下部圖案配線的下部配線基板；設置在前述下部配線基板上的感測器構裝構件；及設置在前述感測器構裝構件上的紅外線感測器本體，前述紅外線感測器本體具備有：絕緣性基板；設在前述絕緣性基板的至少一個感熱元件；及形成在前述絕緣性基板且與前述感熱元件相連接的至少一對上部圖案配線，前述感測器構裝構件具備有：絕緣性的構裝構件本體；及設在前述構裝構件本體且連接於前述上部圖案配線，並且連接於前述下部圖案配線的至少一對連接構件，前述下部配線基板形成為四角形狀，前述感測器構裝構件形成為至少具有彼此平行的2邊的四角形狀或大致四角形狀，並且在中心軸與前述下部配線基板相一致的狀態下，前述平行2邊與前述下部配線基板的對角線的一個呈平行配設來作設置，前述下部配線基板的至少位於對角的一對角部在平面視下由前述感測器構裝構件的前述平行2邊突出。
在該紅外線感測器中，由於具備有：下部配線基板、設置在下部配線基板上的感測器構裝構件、及設置在感測器構裝構件上的紅外線感測器本體，因此在下部配線基板與紅外線感測器本體之間介在有感測器構裝構件，將來自下部配線基板的紅外線及熱進行遮蔽/絕熱，可使紅外線感測器本體作熱性獨立而抑制檢測精度降低。此外，下部配線基板的至少位於對角的一對角部在平面視下由感測器構裝構件的前述平行2邊突出，因此有感測器構裝構件與下部配線基板在上下(平面視下)不相重疊的部分，藉此減弱下部配線基板與感測器構裝構件的熱耦合，更不易受到來自下部配線基板的影響，可抑制檢測精度降低。
第2發明之紅外線感測器係在第1發明中，前述下部配線基板及前述感測器構裝構件均為大致正方形狀，為其特徵。 亦即，在該紅外線感測器中，下部配線基板及感測器構裝構件均為大致正方形狀，因此下部配線基板與感測器構裝構件的對角線彼此偏移45度而上下重疊，下部配線基板係角部由感測器構裝構件的4邊突出，藉此可更加減弱下部配線基板與感測器構裝構件的熱耦合。此外，彼此不相重疊的部分被對稱配設在四方，藉此熱傳導成為均等，可使檢測誤差減低。其中，下部配線基板及感測器構裝構件若全體而言，基本形狀或概略形狀為正方形狀，亦可在外周部有切口，形成為大致正方形狀。
第3發明之紅外線感測器係在第1或第2發明中，前述連接構件由前述構裝構件本體朝上方突出而設，前述紅外線感測器本體在與前述構裝構件本體之間隔著間隙的狀態下被固定在前述連接構件的上端部，為其特徵。 亦即，在該紅外線感測器中，紅外線感測器本體在與構裝構件本體之間隔著間隙的狀態下被固定在連接構件的上端部，因此形成為紅外線感測器本體由構裝構件本體上浮的狀態，來自構裝構件本體的熱不易傳至紅外線感測器本體，可更加抑制檢測精度降低。
第4發明之紅外線感測器係在第1至第3發明任一者中，具備有：在上部設置有前述下部配線基板、前述感測器構裝構件、及前述紅外線感測器本體的金屬製的主幹構件；以封接玻璃被絕緣封接在前述主幹構件內，在貫穿狀態下被氣密保持且電性連接於前述一對下部圖案配線的至少一對引線；及具有紅外線入射窗，並且收納前述下部配線基板、前述感測器構裝構件、及前述紅外線感測器本體，被固定在前述主幹構件上且將前述主幹構件上氣密封裝的金屬製帽蓋，為其特徵。 亦即，在該紅外線感測器中，由於具備有：上述主幹構件、上述引線、及上述帽蓋，因此可在將下部配線基板、感測器構裝構件、及紅外線感測器本體氣密封裝在帽蓋內的狀態下，藉由經氣封的引線而輕易構裝在其他基板。 (發明之效果)
藉由本發明，達成以下效果。 亦即，藉由本發明之紅外線感測器，由於具備有：下部配線基板、設置在下部配線基板上的感測器構裝構件、及設置在感測器構裝構件上的紅外線感測器本體，因此可藉由感測器構裝構件，將來自下部配線基板的紅外線及熱進行遮蔽/絕熱。此外，下部配線基板的至少位於對角的一對角部在平面視下由感測器構裝構件的前述平行2邊突出，因此減弱下部配線基板與感測器構裝構件的熱耦合，更不易受到來自下部配線基板的影響，可抑制檢測精度降低。
以下一邊參照圖1至圖6，一邊說明本發明之紅外線感測器的第1實施形態。
本實施形態之紅外線感測器1係如圖1至圖3所示，具備有：形成有二對下部圖案配線11a、11b的下部配線基板11；設置在下部配線基板11上的感測器構裝構件12；及設置在感測器構裝構件12上的紅外線感測器本體13。 此外，本實施形態之紅外線感測器1係具備有：在上部設置有下部配線基板11、感測器構裝構件12、及紅外線感測器本體13的金屬製的主幹構件14；以封接玻璃15a被絕緣封接在主幹構件14內，在貫穿狀態下被氣密保持且電性連接於二對下部圖案配線11a、11b的二對引線15；及具有紅外線入射窗16a，並且收納下部配線基板11、感測器構裝構件12、及紅外線感測器本體13，被固定在主幹構件14上且將主幹構件14上氣密封裝的金屬製帽蓋16。
上述紅外線感測器本體13係如圖6所示，具備有：絕緣性基板2；設在絕緣性基板2的一對感熱元件3A、3B；及形成在絕緣性基板2且與感熱元件3A、3B相連接的二對上部圖案配線21A、21B。 上述感測器構裝構件12係具備有：絕緣性的構裝構件本體6；及設在構裝構件本體6且連接於上部圖案配線21A、21B，並且連接於下部圖案配線11a、11b的二對連接構件7。
上述下部配線基板11係形成為四角形狀。其中，在本實施形態中，係採用形成為正方形狀的印刷基板的下部配線基板11。 上述感測器構裝構件12係形成為至少具有彼此平行的2邊12a的四角形狀或大致四角形狀。其中，在本實施形態中，係採用平面視為大致正方形狀的感測器構裝構件12。此外，如圖3所示，若成為基本的形狀為四角形或大致四角形狀，亦可有切口部。其中，本發明中的大致四角形狀係指亦包含至少具有彼此平行的2邊，其他2邊形成為圓弧狀的形狀、或將四角形的角部以圓弧或直線切掉的形狀，全體概略為四角形狀者。
感測器構裝構件12係在中心軸C與下部配線基板11相一致的狀態下，前述平行2邊12a與下部配線基板11的對角線L1的一個呈平行配設來作設置，下部配線基板11的至少位於對角的一對角部11c在平面視下由感測器構裝構件12的前述平行2邊12a突出。 尤其，在本實施形態中，下部配線基板11及感測器構裝構件12均為大致正方形狀，因此4個角部11c在平面視下由感測器構裝構件12的各邊突出。
上述連接構件7係由構裝構件本體6朝上方突出而設，紅外線感測器本體13係在與構裝構件本體6之間隔著間隙的狀態下被固定在連接構件7的上端部。 在上述絕緣性基板2係形成有二對端子電極4。 構裝構件本體6係以樹脂等絕緣性材料所形成。 連接構件7係被安裝在構裝構件本體6且上端部以焊接等而被連接在端子電極4，並且下端部以焊接等而被連接在下部圖案配線11a、11b。
上述連接構件7係如圖3所示，以熱傳導性高於構裝構件本體6的金屬等導電性材料所形成，並且具有朝側方突出的端子銷部7a。 上述構裝構件本體6係具有：形成在側部，且供端子銷部7a插入固定的連接構件用孔部6a；及形成在上部而配設在感熱元件3A、3B的正下方，並且與連接構件用孔部6a相連通的元件收納用孔部8。 亦即，長形突出的端子銷部7a係被插入在長孔形狀的連接構件用孔部6a而被嵌入，藉此予以固定。
其中，上述端子銷部7a的前端部係突出至元件收納用孔部8內。 此外，上述元件收納用孔部8係可收納第1感熱元件3A及第2感熱元件3B地朝構裝構件本體6的上下貫穿。其中，為了遮蔽從下部配線基板11被放射的紅外線，亦可將元件收納用孔部8形成為有底的孔。 此外，如圖4、圖5所示，構裝構件本體6係具有形成為比除了元件收納用孔部8之外的其他部分為更薄的薄壁部6b。該薄壁部6b係以平面視矩形狀設在構裝構件本體6的中央部的孔部。
在本實施形態中，構裝構件本體6為形成為平面視大致正方形狀的薄板狀的區塊形狀，4個連接構件7被設置在4個角部的近傍，在相對向的兩側分別各配設有2個連接構件7。亦即，在構裝構件本體6的兩側分別各2個地彼此隔著間隔設有支持紅外線感測器本體13的部分，在4處支持、固定紅外線感測器本體13。
其中，紅外線感測器本體13係在與構裝構件本體6之間設置平行的間隙而予以支持。亦即，如上所述，連接構件7係其上部由構裝構件本體6的上面以一定量突出，在使以焊接等被連接在上端部的紅外線感測器本體13由構裝構件本體6上浮的狀態下進行支持。
連接構件7係在端子銷部7a之下具有與該端子銷部7a的突出方向相反延伸的端子開縫部7c，構裝構件本體6係具有被插入在端子開縫部7c的端子用插入部6c。 其中，若將由上述端子開縫部7c的基端至端子銷部7a的前端規定為端子銷部7a的長度，端子銷部7a係設定為構裝構件本體6的厚度以上的長度。
上述端子開縫部7c係端子用插入部6c可插入地以橫向切入而形成。 連接構件7的下端部係在被安裝在構裝構件本體6的狀態下被配設在比構裝構件本體6的兩側更為內側，全體設定為不易發生傾斜。 連接構件7的上端部及下端部係形成為平坦部，以用在焊接。 其中，上述連接構件7係由金屬板藉由脫模加工、蝕刻加工或雷射加工所形成的板狀。
上述紅外線感測器本體13係如圖6所示，具備有：彼此分離而設在絕緣性基板2的其中一面(下面)的一對感熱元件3A、3B(第1感熱元件3A及第2感熱元件3B)；形成在絕緣性基板2的其中一面的上部圖案配線21A、21B(連接於第1感熱元件3A的導電性金屬膜亦即一對第1圖案配線21A、及連接於第2感熱元件3B的導電性金屬膜亦即一對第2圖案配線21B)；及與第2感熱元件3B相對向而設在絕緣性基板2的另一面的紅外線反射膜22。 其中，在圖3中，對紅外線反射膜22施行影線。
此外，在第1圖案配線21A及第2圖案配線21B係在其一端部分別連接有形成在絕緣性基板2的一對接著電極23，並且在另一端部分別連接有形成在絕緣性基板2的端子電極4。 其中，在上述接著電極23係以焊料等導電性接著劑接著分別對應的第1感熱元件3A及第2感熱元件3B的端子部。
上述絕緣性基板2係以聚醯亞胺樹脂薄片等絕緣性薄膜所形成，紅外線反射膜22、第1圖案配線21A及第2圖案配線21B係以銅箔所形成。亦即，該等係在作為絕緣性基板2的聚醯亞胺基板的兩面，藉由圖案形成有作為紅外線反射膜22、第1圖案配線21A及第2圖案配線21B的銅箔的電極的兩面可撓性基板所製作者。
上述紅外線反射膜22係以大致四角形狀被配設在第2感熱元件3B的正上方。 該紅外線反射膜22係以具有高於絕緣性基板2的紅外線反射率的材料所形成，在銅箔上施行鍍金膜而形成。其中，除了鍍金膜之外，亦可以例如鏡面的鋁蒸鍍膜或鋁箔等形成。該紅外線反射膜22係以大於第2感熱元件3B的尺寸覆蓋其的方式形成。
上述第1感熱元件3A及第2感熱元件3B係在兩端部形成有端子部的晶片熱阻體。以該熱阻體而言，有NTC型、PTC型、CTR型等熱阻體，但是在本實施形態中，採用例如NTC型熱阻體作為第1感熱元件3A及第2感熱元件3B。該熱阻體係以Mn-Co-Cu系材料、Mn-Co-Fe系材料等熱阻體材料所形成。
如上所示，本實施形態之紅外線感測器1係具備有：下部配線基板11、設置在下部配線基板11上的感測器構裝構件12、及設置在感測器構裝構件12上的紅外線感測器本體13，因此在下部配線基板11與紅外線感測器本體13之間介在有感測器構裝構件12，將來自下部配線基板11的紅外線及熱進行遮蔽/絕熱，可使紅外線感測器本體13作熱性獨立而抑制檢測精度降低。
此外，下部配線基板11的至少位於對角的一對角部11c在平面視下由感測器構裝構件12的前述平行2邊12a突出，藉此感測器構裝構件12與下部配線基板11有在上下(在平面視下)不相重疊的部分，因此減弱下部配線基板11與感測器構裝構件12的熱耦合，更不易受到來自下部配線基板11的影響，可抑制檢測精度降低。
此外，下部配線基板11及感測器構裝構件12均為大致正方形狀，因此下部配線基板11與感測器構裝構件12的對角線L1彼此偏移45度而上下重疊，下部配線基板11係角部11c由感測器構裝構件12的4邊突出，藉此可更加減弱下部配線基板11與感測器構裝構件12的熱耦合。此外，彼此不相重疊的部分被對稱配設在四方，藉此熱傳導成為均等，可使檢測誤差減低。
此外，紅外線感測器本體13在與構裝構件本體6之間隔著間隙的狀態下被固定在連接構件7的上端部，因此紅外線感測器本體13形成為由構裝構件本體6上浮的狀態，來自構裝構件本體6的熱不易傳至紅外線感測器本體13，可更加抑制檢測精度降低。 此外，在本實施形態之紅外線感測器1中，由於具備有主幹構件14、引線15、及帽蓋16，因此可在將下部配線基板11、感測器構裝構件12、及紅外線感測器本體13氣密封裝在帽蓋16內的狀態下，藉由經氣封的引線15而輕易構裝在其他基板。
接著，以下參照圖7，說明本發明之紅外線感測器的第2實施形態。其中，在以下各實施形態之說明中，對於上述實施形態中所說明的同一構成要素係標註同一符號，且省略其說明。
第2實施形態與第1實施形態的不同處，在第1實施形態中，係採用彼此平面視為大致正方形狀的下部配線基板11及感測器構裝構件12，但是在第2實施形態之紅外線感測器中，如圖7所示，感測器構裝構件32的4邊之中彼此平行的2邊32a以外的2邊32b被形成為圓弧狀。 亦即，在第2實施形態中，感測器構裝構件32的2邊32b形成為沿著帽蓋16的內周面的圓弧狀，感測器構裝構件32在平面視下形成為大致長方形狀。 因此，在第2實施形態中，僅有一對角部11c由感測器構裝構件12的2邊32a突出，可一邊減弱下部配線基板11與感測器構裝構件32的熱耦合，一邊加大紅外線的受光面積。
其中，本發明之技術範圍並非為限定於上述各實施形態者，可在未脫離本發明之主旨的範圍內施加各種變更。
例如，在上述實施形態中，係採用晶片熱阻體的感熱元件，但是亦可採用以薄膜熱阻體所形成的感熱元件。 其中，以感熱元件而言，係如上所述使用薄膜熱阻體或晶片熱阻體，但是除了熱阻體以外，亦可採用焦電元件等。
此外，在上述第1實施形態中，係採用彼此平面視為大致正方形狀的下部配線基板與感測器構裝構件，但是亦可採用長方形狀的感測器構裝構件。此時，如圖8所示，若相對於正方形狀的下部配線基板11的對角線L1，以長方形狀的感測器構裝構件32的彼此平行2邊32a成為平行的方式作配置時，4個角部11c之中彼此對向的成對彼此以相同突出量由感測器構裝構件32的各邊突出。其中，藉由將感測器構裝構件32的長邊設定為比下部配線基板11的對角線長度為更短，可使4個角部11c全部突出。
1‧‧‧紅外線感測器
2‧‧‧絕緣性基板
3A、3B‧‧‧感熱元件
4‧‧‧端子電極
6‧‧‧構裝構件本體
6a‧‧‧連接構件用孔部
6b‧‧‧薄壁部
6c‧‧‧端子用插入部
7‧‧‧連接構件
7a‧‧‧端子銷部
7c‧‧‧端子開縫部
8‧‧‧元件收納用孔部
11‧‧‧下部配線基板
11a、11b‧‧‧下部圖案配線
11A、11B‧‧‧上部圖案配線
11c‧‧‧下部配線基板的角部
12‧‧‧感測器構裝構件
12a‧‧‧感測器構裝構件的平行2邊
13‧‧‧紅外線感測器本體
14‧‧‧主幹構件
15‧‧‧引線
15a‧‧‧封接玻璃
16‧‧‧帽蓋
16a‧‧‧紅外線入射窗
21A、21B‧‧‧上部圖案配線
22‧‧‧紅外線反射膜
23‧‧‧接著電極
32a‧‧‧彼此平行的2邊
32b‧‧‧圓弧狀的2邊
C‧‧‧中心軸
L1‧‧‧下部配線基板的對角線
圖1係在本發明之紅外線感測器的第1實施形態中，顯示安裝帽蓋前的狀態的平面圖。 圖2係在第1實施形態中，顯示紅外線感測器的概略剖面圖。 圖3係在第1實施形態中，顯示在感測器構裝構件上設置有紅外線感測器本體的狀態的平面圖(a)及A-A線剖面圖(b)。 圖4係在第1實施形態中，顯示感測器構裝構件的平面圖。 圖5係在第1實施形態中，顯示感測器構裝構件的側面圖。 圖6係在第1實施形態中，顯示紅外線感測器本體的背面圖。 圖7係在本發明之紅外線感測器的第2實施形態中，顯示安裝帽蓋前的狀態的平面圖。 圖8係在本發明之紅外線感測器之其他例中，顯示下部配線基板與感測器構裝構件的位置關係的說明圖。
Claims (4)
- 一種紅外線感測器，其特徵為： 具備有： 至少形成有一對下部圖案配線的下部配線基板； 設置在前述下部配線基板上的感測器構裝構件；及 設置在前述感測器構裝構件上的紅外線感測器本體， 前述紅外線感測器本體具備有：絕緣性基板；設在前述絕緣性基板的至少一個感熱元件；及形成在前述絕緣性基板且與前述感熱元件相連接的至少一對上部圖案配線， 前述感測器構裝構件具備有：絕緣性的構裝構件本體；及設在前述構裝構件本體且連接於前述上部圖案配線，並且連接於前述下部圖案配線的至少一對連接構件， 前述下部配線基板形成為四角形狀， 前述感測器構裝構件形成為至少具有彼此平行的2邊的四角形狀或大致四角形狀，並且在中心軸與前述下部配線基板相一致的狀態下，前述平行2邊與前述下部配線基板的對角線的一個呈平行配設來作設置， 前述下部配線基板的至少位於對角的一對角部在平面視下由前述感測器構裝構件的前述平行2邊突出。
- 如申請專利範圍第1項之紅外線感測器，其中，前述下部配線基板及前述感測器構裝構件均為大致正方形狀。
- 如申請專利範圍第1項之紅外線感測器，其中，前述連接構件由前述構裝構件本體朝上方突出而設， 前述紅外線感測器本體在與前述構裝構件本體之間隔著間隙的狀態下被固定在前述連接構件的上端部。
- 如申請專利範圍第1項之紅外線感測器，其中，具備有： 在上部設置有前述下部配線基板、前述感測器構裝構件、及前述紅外線感測器本體的金屬製的主幹構件； 以封接玻璃被絕緣封接在前述主幹構件內，在貫穿狀態下被氣密保持且電性連接於前述一對下部圖案配線的至少一對引線；及 具有紅外線入射窗，並且收納前述下部配線基板、前述感測器構裝構件、及前述紅外線感測器本體，被固定在前述主幹構件上且將前述主幹構件上氣密封裝的金屬製帽蓋。
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