TW201843426A - 紅外線感測器 - Google Patents
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Abstract
提供可抑制來自主幹構件等之側方的紅外線的影響，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：下部感測器構件(2)；下部感測器構件上的中間構裝構件(3)；及中間構裝構件上的上部感測器構件(4)，下部感測器構件具備有：設置在中間構裝構件下面的絕緣性基板(8)；設在絕緣性基板上面的補償用感熱元件(9)；及形成在絕緣性基板上面的下部圖案配線，上部感測器構件具備有：設置在中間構裝構件上面的絕緣性薄膜；設在絕緣性薄膜下面的檢測用感熱元件(12)；及形成在絕緣性薄膜下面的上部圖案配線，中間構裝構件具備有：具有元件收納孔(H)的構裝構件本體(14)，補償用感熱元件配設在元件收納孔的下部開口部，並且檢測用感熱元件配設在元件收納孔的上部開口部，彼此對向配置。
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，構裝有測定用紅外線感測器元件的基板、與構裝有補償用紅外線感測器元件的基板彼此隔著間隔來作設置。
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。 在該紅外線感測器中，亦與專利文獻1的紅外線感測器同樣地，構裝有第1紅外線檢測元件的基板、與構裝有第2紅外線檢測元件的基板彼此隔著間隔來作設置。 [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)
在上述習知技術中殘下以下課題。 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彼此隔著間隔而以支柱被支持在主幹構件的上方。因此，由主幹構件等被放射的紅外線由側方透過支柱之間而入射至構裝基板之間，有檢測精度降低的問題。此外，構裝有補償用感熱元件的基板在由主幹構件上浮的狀態下予以支持，因此難以從主幹構件受熱，而有補償用感熱元件難以追隨外部環境的溫度變化的不良情形。
本發明係鑑於前述課題而完成者，目的在提供可抑制來自主幹構件等之側方的紅外線的影響，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：下部感測器構件；設置在前述下部感測器構件上的中間構裝構件；及設置在前述中間構裝構件上的上部感測器構件，前述下部感測器構件具備有：絕緣性基板；設在前述絕緣性基板的上面的補償用感熱元件；及形成在前述絕緣性基板的上面且連接於前述補償用感熱元件的一對下部圖案配線，前述上部感測器構件具備有：設置在前述中間構裝構件的上面的絕緣性薄膜；設在前述絕緣性薄膜的下面的檢測用感熱元件；及形成在前述絕緣性薄膜的下面且連接於前述檢測用感熱元件的一對上部圖案配線，前述中間構裝構件具備有：具有上下貫穿的元件收納孔且設置在前述絕緣性基板的上面的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一對前述上部圖案配線的至少一對連接構件，前述補償用感熱元件配設在前述元件收納孔的下部開口部，並且前述檢測用感熱元件配設在前述元件收納孔的上部開口部，彼此對向配置。
亦即，在該紅外線感測器中，補償用感熱元件配設在元件收納孔的下部開口部，並且檢測用感熱元件配設在元件收納孔的上部開口部，且彼此對向配置，因此紅外線不會從側方外部入射至補償用感熱元件與檢測用感熱元件之間，可抑制來自側方的紅外線的影響，且抑制檢測精度降低。此外，補償用感熱元件與檢測用感熱元件被配置在共通的元件收納孔，藉此可將全體小型化，並且彼此在同空間近接，同樣受到來自中間構裝構件的輻射熱，因此亦可取消其影響。此外，補償用感熱元件藉由近接中間構裝構件而作熱耦合，變得容易追隨外部環境的變化。因此，可藉由補償用感熱元件來取得包含中間構裝構件及絕緣性基板的封裝體的溫度補償，且可抑制對周圍溫度變化之紅外線的檢測精度降低。
第2發明之紅外線感測器係在第1發明中，覆蓋前述檢測用感熱元件的周圍，形成有一對前述上部圖案配線，為其特徵。 亦即，在該紅外線感測器中，覆蓋檢測用感熱元件的周圍而形成有一對上部圖案配線，因此一對上部圖案配線作為集熱膜來發揮功能，可將因在絕緣性薄膜所受光的紅外線所導致的熱進行集熱而有效率地傳至檢測用感熱元件。此外，上部圖案配線亦作為遮光膜來發揮功能，即使紅外線的一部分透過絕緣性薄膜，亦以絕緣性薄膜下面寬廣的上部圖案配線將多數遮光，可抑制對於元件收納孔下方的補償用感熱元件的影響。
第3發明之紅外線感測器係在第1或第2發明中，前述連接構件係由前述構裝構件本體朝上方突出而設，前述上部感測器構件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，上部感測器構件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，因此形成為上部感測器構件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上部感測器構件，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感測器構件、前述中間構裝構件、及前述上部感測器構件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一對前述下部圖案配線及一對上部圖案配線的3條以上的引線；及具有紅外線入射窗，並且收納前述下部感測器構件、前述中間構裝構件、及前述上部感測器構件，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，前述絕緣性基板被接著在前述主幹構件的上面，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，因此在將下部感測器構件、中間構裝構件、及上部感測器構件氣密封裝在帽蓋內的狀態下，藉由經氣封(hermetic seal)的引線，可輕易構裝在其他基板。此外，構裝有補償用感熱元件的絕緣性基板被接著在主幹構件的上面，因此容易由主幹構件受熱而變得容易追隨外部環境的溫度變化。 (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，補償用感熱元件被配設在元件收納孔的下部開口部，並且檢測用感熱元件被配設在元件收納孔的上部開口部，且彼此對向配置，因此可抑制來自側方的紅外線的影響，並且亦可取消來自中間構裝構件的輻射熱的影響，且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：下部感測器構件2；設置在下部感測器構件2上的中間構裝構件3；及設置在中間構裝構件3上的上部感測器構件4。 此外，本實施形態之紅外線感測器1係具備有：上部設置有下部感測器構件2、中間構裝構件3、及上部感測器構件4的金屬製的主幹構件5；以封接玻璃6a被絕緣封接在主幹構件5內，且在貫穿狀態下被氣密保持的二對引線6；及具有紅外線入射窗7a，並且收納下部感測器構件2、中間構裝構件3、及上部感測器構件4，被固定在主幹構件5上且將主幹構件5上氣密封裝的金屬製帽蓋7。
上述下部感測器構件2係如圖2所示，具備有：絕緣性基板8；設在絕緣性基板8的上面的補償用感熱元件9；及形成在絕緣性基板8的上面且與補償用感熱元件9相連接的一對下部圖案配線10。 上述上部感測器構件4係如圖3及圖5所示，具備有：設置在中間構裝構件3的上面的絕緣性薄膜11；設在絕緣性薄膜11的下面的檢測用感熱元件12；及形成在絕緣性薄膜11的下面且與檢測用感熱元件12相連接的一對上部圖案配線13。
上述中間構裝構件3係如圖4所示，具備有：具有上下貫穿的元件收納孔H且設置在絕緣性基板8的上面的絕緣性的構裝構件本體14；及設在構裝構件本體14且與一對上部圖案配線13相連接的二對連接構件15。 其中，上述二對引線6係電性連接於一對下部圖案配線10及一對上部圖案配線13。
上述補償用感熱元件9係如圖1所示，被配設在元件收納孔H的下部開口部，並且檢測用感熱元件12係被配設在元件收納孔H的上部開口部，彼此對向配置。 上述連接構件15係由構裝構件本體14朝上方突出而設，上部感測器構件4在與構裝構件本體14之間隔著間隙的狀態下被固定在連接構件15的上端部。其中，上述間隙係被設定為紅外線不會從側方入射至元件收納孔H內的程度的些微間隙。
上述絕緣性基板8係形成為大致正方形狀的印刷基板。 此外，中間構裝構件3係藉由樹脂等絕緣性材料，在平面視下形成為大致正方形狀。 上述中間構裝構件3係在中心軸與絕緣性基板8相一致的狀態下，將對角線L1相對絕緣性基板8的對角線L2傾斜45度而被設置在絕緣性基板8上。 其中，在本實施形態中，絕緣性基板8的4個角部在平面視下由中間構裝構件3的各邊突出。
在一對上部圖案配線13的另一端設有二對端子電極13a。亦即，一對上部圖案配線13分別分歧為2個，延伸至絕緣性薄膜11的各角部的近傍設有端子電極13a。其中，在端子電極13a的外周上，以焊料不會擴展的方式將抗焊劑形成為環狀。 在上述絕緣性基板8的上面係圖案形成有一對連接用電極16a、及一對固定用電極16b。其中，為了抑制熱逸逃至連接構件15，亦可使一對上部圖案配線13不分歧，而僅與和一對連接用電極16a相連接的一對端子電極13a相連接。 其中，下部圖案配線10與連接用電極16a與固定用電極16b係以銅箔等予以圖案形成。 在絕緣性基板8係形成有供引線6的上部可插通在各角部的引腳用插通孔2a。
一對連接用電極16a係在4個引腳用插通孔2a之中延伸至2個，具有以圓環狀形成在該等引腳用插通孔2a周圍的上部用連接部16c。 此外，一對下部圖案配線10係延伸至不具上述上部用連接部16c的2個引腳用插通孔2a，具有以圓環狀形成在該等引腳用插通孔2a周圍的下部用連接部10a。 各引線6係在上部被插通在引腳用插通孔2a的狀態下，焊料接合在相對應的上部用連接部16c或下部用連接部10a。
各連接構件15係如圖5所示，被安裝在構裝構件本體14，上端部以焊接等而被連接在端子電極13a，並且下端部以焊接等而被連接在對應的一對連接用電極16a與一對固定用電極16b。 上述連接構件15係如圖3所示，以熱傳導性高於構裝構件本體14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15a。
上述構裝構件本體14係具有：形成在側部且被插入固定端子銷部15a的連接構件用孔部14a；及連通於連接構件用孔部14a的中間孔部14d。 亦即，長形突出的端子銷部15a係被插入在長孔形狀的貫穿孔亦即連接構件用孔部14a而被嵌入，藉此予以固定。 其中，上述端子銷部15a的前端部係突出於中間孔部14d內。
在本實施形態中，構裝構件本體14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15被設置在4個角部的近傍，在相對向的兩側分別配設有各2個連接構件15。亦即，在構裝構件本體14的兩側分別各2個地彼此隔著間隔設有支持上部感測器構件4的部分，在4處支持且固定上部感測器構件4。
其中，上部感測器構件4係在與構裝構件本體14之間設置平行的間隙而予以支持。亦即，如上所述，連接構件15係其上部由構裝構件本體14的上面突出一定量，在使以焊接等連接於上端部的上部感測器構件4由構裝構件本體14上浮的狀態下進行支持。
連接構件15係在端子銷部15a之下具有與該端子銷部15a的突出方向相反地延伸的端子開縫部15c，構裝構件本體14係具有被插入在端子開縫部15c的端子用插入部14c。 其中，若將由上述端子開縫部15c的基端至端子銷部15a的前端規定為端子銷部15a的長度，端子銷部15a係設定為構裝構件本體14的厚度以上的長度。
上述端子開縫部15c係以端子用插入部14c可插入的方式以橫向切入而形成。 連接構件15的下端部係在被安裝在構裝構件本體14的狀態下被配設在比構裝構件本體14的兩側更為內側，全體被設定為不易產生傾斜。 連接構件15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15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。
此外，在上部圖案配線13及下部圖案配線10係在其一端部設有接著電極，在接著電極係以焊料等導電性接著劑接著有分別相對應的檢測用感熱元件12或補償用感熱元件9的端子部。 上述絕緣性薄膜11係由聚醯亞胺樹脂薄片等所形成，上部圖案配線13由銅箔所形成。
上述補償用感熱元件9及檢測用感熱元件12係在兩端部形成有端子部的晶片熱阻體。以該熱阻體而言，係有NTC型、PTC型、CTR型等熱阻體，但是在本實施形態中，係採用例如NTC型熱阻體，作為補償用感熱元件9及檢測用感熱元件12。該熱阻體係由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係在元件收納孔H的下部開口部配設有補償用感熱元件9，並且在元件收納孔H的上部開口部配設有檢測用感熱元件12，彼此對向配置，因此紅外線不會從側方外部入射至補償用感熱元件9與檢測用感熱元件12之間，可抑制來自側方的紅外線的影響，且抑制檢測精度降低。此外，補償用感熱元件9與檢測用感熱元件12被配置在共通的元件收納孔H，藉此可將全體小型化，並且彼此在同空間近接，同樣地受到來自中間構裝構件3的輻射熱，藉此亦可取消其影響。
此外，補償用感熱元件9藉由近接中間構裝構件3而作熱耦合，變得容易追隨外部環境的變化。因此，可藉由補償用感熱元件9來取得包含中間構裝構件3及絕緣性基板8的封裝體的溫度補償，可抑制對周圍溫度變化的紅外線的檢測精度降低。
此外，上部感測器構件4在與構裝構件本體14之間隔著間隙的狀態下被固定在連接構件15的上端部，因此形成為上部感測器構件4由構裝構件本體14上浮的狀態，來自構裝構件本體14的熱不易傳至上部感測器構件4，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，係具備有：上述主幹構件5、上述引線6、及上述帽蓋7，因此可在將下部感測器構件2、中間構裝構件3、及上部感測器構件4氣密封裝在帽蓋7內的狀態下，藉由經氣封的引線6，輕易構裝在其他基板。此外，由於在主幹構件5的上面接著構裝有補償用感熱元件9的絕緣性基板8，因此易由主幹構件5受熱，而容易追隨外部環境的溫度變化。
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，對於在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實施形態之不同處係在第1實施形態中，上部感測器構件4的上部圖案配線13係線寬窄細地延伸，相對於此，在第2實施形態之紅外線感測器中，係如圖7所示，上部感測器構件24的一對上部圖案配線13係覆蓋檢測用感熱元件12的周圍，形成為比第1實施形態的上部圖案配線13更為寬幅。 亦即，在第2實施形態中，以大致覆蓋絕緣性薄膜11的受光區域的正下方部分的方式形成寬幅的上部圖案配線23，覆蓋檢測用感熱元件12的周圍。
因此，在第2實施形態之紅外線感測器中，覆蓋檢測用感熱元件12的周圍形成有一對上部圖案配線23，因此一對上部圖案配線23作為集熱膜來發揮功能，可將因在絕緣性薄膜11所受光的紅外線所導致的熱進行集熱而有效率地傳至檢測用感熱元件12。 此外，上部圖案配線23亦作為遮光膜來發揮功能，即使紅外線的一部分透過絕緣性薄膜11，亦以絕緣性薄膜11下面寬廣的上部圖案配線23將多數遮光，可抑制對於元件收納孔H下方的補償用感熱元件9的影響。
其中，在第1實施形態中，檢測用感熱元件12的兩端子部與上部圖案配線13的連接部被設為2處，相對於此，在第2實施形態中，檢測用感熱元件12的兩端子部與上部圖案配線23的連接部被設為6處。 因此，無上部圖案配線的頸縮部作為導熱面(thermal Land)來發揮功能，當將檢測用感熱元件12的兩端子部與上部圖案配線23焊接時，可抑制熱以所需以上逸逃至周圍而焊料不易熔化且成為焊料不良的情形。 其中，為了抑制熱逸逃至連接構件15，亦可將一對上部圖案配線23，僅與和一對連接用電極16a相連接的一對端子電極13a相連接。
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，引線6被焊料接合在相對應的上部用連接部16c或下部用連接部10a，但是亦可採用其他電性連接手段。例如，亦可如圖8所示，將一對連接用電極16a及一對下部圖案配線10、與相對應的引線6的上端部，藉由導線接合以導線Y作電性連接。
此外，在第1實施形態中，係以接著劑固定絕緣性基板8的下面全體與主幹構件5，但是亦可如圖8所示，以接著劑8a固定絕緣性基板8的下面的一部分與主幹構件5，在絕緣性基板8與主幹構件5之間設置間隙。
此外，在第1實施形態中，係一對下部圖案配線10連接於一對下部用連接部10a，但是亦可如圖9所示，在下部感測器構件22中，將一對下部圖案配線10之中其中一方，連接於一對連接用電極16a之中其中一方。藉此，可形成為將接地連接用的引線6形成為共通而將第1實施形態之引線6刪減1條而具有3條引線6的紅外線感測器。 此外，亦可如圖10所示，在下部感測器構件32中，將一對下部圖案配線10之中其中一方分歧成分歧線10a，藉由分歧線10a，連接於一對連接用電極16a之中其中一方。此時亦可形成為接地連接用的引線6形成為共通，將第1實施形態之引線6刪減1條而具有3條引線6的紅外線感測器。
1‧‧‧紅外線感測器
2、22、32‧‧‧下部感測器構件
2a‧‧‧引腳用插通孔
3‧‧‧中間構裝構件
4、24‧‧‧上部感測器構件
5‧‧‧主幹構件
6‧‧‧引線
6a‧‧‧封接玻璃
7‧‧‧帽蓋
7a‧‧‧紅外線入射窗
8‧‧‧絕緣性基板
8a‧‧‧接著劑
9‧‧‧補償用感熱元件
10‧‧‧下部圖案配線
10a‧‧‧下部用連接部
11‧‧‧絕緣性薄膜
12‧‧‧檢測用感熱元件
13、23‧‧‧上部圖案配線
13a‧‧‧端子電極
14‧‧‧構裝構件本體
14a‧‧‧連接構件用孔部
14c‧‧‧端子用插入部
14d‧‧‧中間孔部
15‧‧‧連接構件
15a‧‧‧端子銷部
15c‧‧‧端子開縫部
16a‧‧‧連接用電極
16b‧‧‧固定用電極
16c‧‧‧上部用連接部
H‧‧‧元件收納孔
L1、L2‧‧‧對角線
Y‧‧‧導線
圖1係在本發明之紅外線感測器的第1實施形態中，顯示紅外線感測器的概略剖面圖。 圖2係在第1實施形態中，顯示在主幹構件上僅設置有下部感測器構件的狀態的平面圖。 圖3係在第1實施形態中，顯示上部感測器構件的背面圖。 圖4係在第1實施形態中，顯示中間構裝構件的平面圖。 圖5係在第1實施形態中，顯示在中間構裝構件上設置有紅外線感測器構件的狀態的平面圖(a)及A-A線剖面圖(b)。 圖6係在第1實施形態中，顯示中間構裝構件的側面圖。 圖7係在本發明之紅外線感測器的第2實施形態中，顯示上部感測器構件的背面圖。 圖8係在本發明之紅外線感測器的第1實施形態的其他例中，顯示在主幹構件設置有下部感測器構件的狀態的概略剖面圖。 圖9係在第1實施形態的其他例中，顯示在主幹構件上僅設置有下部感測器構件的狀態的平面圖。 圖10係在第1實施形態的其他例中，顯示在主幹構件上僅設置有下部感測器構件的狀態的平面圖。
Claims (4)
- 一種紅外線感測器，其特徵為： 具備有： 下部感測器構件； 設置在前述下部感測器構件上的中間構裝構件；及 設置在前述中間構裝構件上的上部感測器構件， 前述下部感測器構件具備有：絕緣性基板；設在前述絕緣性基板的上面的補償用感熱元件；及形成在前述絕緣性基板的上面且連接於前述補償用感熱元件的一對下部圖案配線， 前述上部感測器構件具備有：設置在前述中間構裝構件的上面的絕緣性薄膜；設在前述絕緣性薄膜的下面的檢測用感熱元件；及形成在前述絕緣性薄膜的下面且連接於前述檢測用感熱元件的一對上部圖案配線， 前述中間構裝構件具備有：具有上下貫穿的元件收納孔且設置在前述絕緣性基板的上面的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一對前述上部圖案配線的至少一對連接構件， 前述補償用感熱元件配設在前述元件收納孔的下部開口部，並且前述檢測用感熱元件配設在前述元件收納孔的上部開口部，彼此對向配置。
- 如申請專利範圍第1項之紅外線感測器，其中，覆蓋前述檢測用感熱元件的周圍，形成有一對前述上部圖案配線。
- 如申請專利範圍第1項之紅外線感測器，其中，前述連接構件係由前述構裝構件本體朝上方突出而設， 前述上部感測器構件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感測器構件、前述中間構裝構件、及前述上部感測器構件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一對前述下部圖案配線及一對上部圖案配線的3條以上的引線；及 具有紅外線入射窗，並且收納前述下部感測器構件、前述中間構裝構件、及前述上部感測器構件，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， 前述絕緣性基板被接著在前述主幹構件的上面。
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