TWI507667B - 熱電感測器陣列及熱電型紅外線檢測裝置 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種，以在熱電體表面被誘起之電位，檢測入射至熱電體之紅外線的熱電感測器陣列及熱電型紅外線檢測裝置。
此一類型的熱電型紅外線檢測裝置，一般而言，具備電路基板、及搭載於電路基板之熱電感測器陣列。熱電感測器陣列，係由熱電體板、及形成於熱電體板之複數的熱電感測器(熱電元件)所構成。如此構成之熱電型紅外線檢測裝置中，由於熱電元件之配置，熱電元件之紅外線檢測敏感度(檢測敏感度)有所差異。
例如，依專利文獻1，配置於熱電體板中央附近之紅外線感測器元件(熱電元件)，與配置於熱電體板端部附近之紅外線感測器元件相較，由紅外線產生的熱容易逃離(亦即，熱阻容易變小)，因而紅外線感測器元件之檢測敏感度有所差異。依專利文獻1，藉由使將紅外線感測器元件及電路基板連接之銲錫凸塊其截面大小，在熱電體板端部附近與中央附近相異，可調整熱阻之不均，藉此可使檢測敏感度之不均減小。
[習知技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1] 日本實開平7-34334號公報
然則，專利文獻1所揭露之熱電型紅外線檢測裝置，藉由破壞熱電體板與電路基板之熱絕緣，將檢測敏感度之不均的情況減小。更具體而言，使熱電體板所產生之熱主要由端部附近逸散至電路基板，藉以將檢測敏感度之不均減小。連帶地，熱電體板全體之檢測敏感度降低。
此外，熱電元件之檢測敏感度，亦隨電路基板之靜電容量受到莫大影響。詳而言之，電路基板，具備：電位檢測電路，形成於熱電體板之外側；以及導體圖案，分別將熱電元件之連接電極與電位檢測電路連接。將熱電體板中央附近之熱電元件與電位檢測電路相連接的中央部導體圖案之長度，較將熱電體板端部附近之熱電元件與電位檢測電路相連接的端部導體圖案之長度更長。因此，中央部之導體圖案所產生的靜電容量，較端部之導體圖案所產生的靜電容量更大。換而言之，熱電體板端部附近之熱電元件與中央附近之熱電元件產生互相不同之靜電容量，因此熱電元件之檢測敏感度有所差異。
進一步，因上述之靜電容量的不均，熱電元件之連接電極的電位在達到穩定狀態為止之時間反應特性亦有所差異。即便以個別設定電位檢測電路之放大因子等的複雜操作調整上述檢測敏感度之不均，仍無法調整時間反應特性。
本發明之目的為，提供一熱電感測器陣列及熱電型紅外線檢測裝置，不破壞熱電體板與電路基板之熱絕緣，可減小起因於熱電體板其熱電元件之配置的檢測敏感度及時間反應特性之不均。
依本發明之一形態，提供一熱電感測器陣列，可安裝於電路基板，具備熱電體板、及形成於該熱電體板之複數的熱電元件；該熱電體板，具有置於該電路基板上之連接面；該複數的熱電元件，係由在既定的配置方向中配置於該熱電體板邊緣部之邊緣部熱電元件與配置於該熱電體板中央部之中央部熱電元件所構成，該複數的熱電元件，各自具備形成於該連接面上之相鄰的2個連接電極；該邊緣部熱電元件的該2個連接電極間之靜電容量，較該中央部熱電元件的該2個連接電極間之靜電容量更大。
此外，依本發明之另一形態，可獲得一熱電型紅外線檢測裝置，具備該熱電感測器陣列、及安裝該熱電感測器陣列之電路基板；該電路基板，具備：搭載部，放置該熱電感測器陣列之該連接面；複數的電位檢測電路，設於該搭載部之外側；接地部；複數的導體圖案；以及複數的接地導體圖案；該導體圖案，將該2個連接電極之其中一方與該電位檢測電路電性連接；該接地導體圖案，將該2個連接電極之其中另一方與該接地部電性連接。
依本發明，藉由使配置於熱電體板邊緣部之熱電元件其2個連接電極間的靜電容量，較配置於熱電體板中央部之熱電元件的2個連接電極間之靜電容量更為增大，可不破壞熱電體板與電路基板之熱絕緣地，減小熱電元件之檢測敏感度及時間反應特性之不均。
藉著參考附圖並對後述之最佳實施形態的加以說明，應可正確理解本發明之目的，並對其構成更完整地理解。
[實施本發明之最佳形態]
關於本發明，能夠以多樣之變形或各種之形態加以實現，作為其一例，對如附圖所示之特定的實施形態，於以下進行詳細說明。附圖及實施形態，並不限為將本發明在此揭示之特定形態，在添附之請求範圍所明示之範圍內之全部的變形例、均等物、替代例皆包含於其對象。
(第1實施形態)
如圖1所示，本發明之第1實施形態的熱電型紅外線檢測裝置具備：熱電感測器陣列1、及安裝熱電感測器陣列1之電路基板4。換而言之，熱電感測器陣列1，為可安裝於電路基板4地構成。
如圖1至圖3所示，熱電感測器陣列1具備：由熱電體構成之熱電體板10、以及形成於熱電體板10之複數的邊緣部熱電元件(熱電元件)20與複數的中央部熱電元件(熱電元件)30。
本實施形態的熱電體板10，形成為朝互相直交之2方向(第1方向及第2方向)延伸的平板狀。詳而言之，熱電體板10，具有接收紅外線之矩形的受光面11、以及置於電路基板4上之矩形的連接面12；受光面11與連接面12，沿著第1方向及第2方向互相平行地延伸。本實施形態的熱電體板10，於圖2及圖3之上下方向(第2方向)的兩端具有端部13。
如圖1所示，依本實施形態，熱電元件20，配置於第2方向(配置方向)中的端部13附近；熱電元件30，配置為配置方向中的中間部分。換而言之，於既定之配置方向(第2方向)中，熱電元件20被配置於熱電體板10之邊緣部，熱電元件30被配置於熱電體板10之中央部。依本實施形態，於各端部13之附近形成2個熱電元件20，於2個端部13之中間部分形成4個熱電元件30。
如圖1至圖3所示，熱電元件20及熱電元件30，各自由形成於熱電體板10其受光面11的受光電極群25、形成於連接面12的連接電極群21、以及被受光電極群25與連接電極群21所包夾之熱電體板10的一部分所構成而形成，藉以作為熱電感測器作用。
如圖2所示，本實施形態的受光電極群25，具備2個矩形的受光電極26、以及由導體構成的將2個受光電極26互相連接之連接圖案28。換而言之，受光電極群25之2個受光電極26，係藉由連接圖案28電性連接。
如圖3所示，連接電極群21，具備矩形的第1連接電極(連接電極)22、以及矩形的第2連接電極(連接電極)23。依本實施形態，連接電極22與連接電極23，在與連接面12平行之第1方向(圖3之左右方向)中係為對向。詳而言之，連接電極22與連接電極23，分別具有沿著第2方向延伸之對向邊221與對向邊231，對向邊221與對向邊231，於第1方向中互相對向。換而言之，熱電元件20及熱電元件30，各自具備形成於連接面12上的相鄰之連接電極22及23(亦即，2個連接電極)。
如同自圖1至圖3之理解，連接電極22與受光電極26，被形成為包夾熱電體板10而互相朝向。同樣地，連接電極23與受光電極26，被形成為包夾熱電體板10而互相朝向。如同自上述說明之理解，本實施形態的熱電元件20及30，係各自作為所謂的雙重式之熱電感測器而作用。因此，若受光電極26之1個照射到紅外線，則連接電極22與連接電極23間產生電位。此時，對向邊221與對向邊231，作為連接電極22與連接電極23間之電容器而作用。換而言之，對向邊221及231，為連接電極22及23(亦即，2個連接電極)中使靜電容量產生之部位。
如圖3所示，熱電元件20之連接電極22及23(亦即，邊緣部之連接電極)的面積，較熱電元件30之連接電極22及23(亦即，中央部之連接電極)的面積更大。更具體而言，依本實施形態，熱電元件20之對向邊221(或對向邊231)的長度，較熱電元件30之對向邊221(或對向邊231)的長度更長。換而言之，在與第1方向直交且與連接面12平行之第2方向中，熱電元件20之連接電極22及23的長度，較熱電元件30之連接電極22及23的長度更長。因此，熱電元件20之連接電極22與連接電極23間的靜電容量，較熱電元件30之連接電極22與連接電極23間的靜電容量更大。
如圖1所示，電路基板4，具備與熱電感測器陣列1之連接面12對向的基板側連接面42。基板側連接面42，設有放置連接面12之搭載部44。電路基板4，更具備複數的電位檢測電路80、接地部(未圖示)、複數的電路側第1電極(電路側電極)52、複數的電路側第2電極(電路側電極)56、複數的導體圖案60、以及複數的接地導體圖案62。
電位檢測電路80，係用於檢測熱電元件20及30各自產生之電位的電路，設於搭載部44之外側。將熱電感測器陣列1安裝於電位檢測電路80時，電位檢測電路80位於熱電感測器陣列1之外側位置。依本實施形態，在熱電感測器陣列1其2個端部13之附近，各自配置4個電位檢測電路80。
如同自圖1及圖3之理解，電路側電極52及56，分別形成於與連接面12之連接電極22對應、以及與連接電極23對應的位置。更具體而言，依本實施形態，形成有8組由電路側電極52與電路側電極56構成之電路側電極群(電極對)50，電極對50，各自與熱電元件20或熱電元件30對應。連接面12被放置於搭載部44時，連接電極22，位於對應的電路側電極52之上，連接電極23，位於對應的電路側電極56之上。
如同自圖1之理解，導體圖案60，將電路側電極52與電位檢測電路80電性連接；接地導體圖案62，將電路側電極56與接地部(未圖示)電性連接。連接位於電路基板4之中央部的(亦即，與熱電元件30對應)電路側電極52之導體圖案60，較連接位於電路基板4之電位檢測電路80附近的(亦即，與熱電元件20對應)電路側電極52之導體圖案60更長地迴繞。
將如以上地構成之熱電感測器陣列1安裝於電路基板4時，在電路側電極52及56上，塗佈黏接劑(例如焊膏、或主要含有導電粉末與結合材料之導電黏接劑)。其次，使連接面12與搭載部44隔著既定間隔並平行地延伸，將連接面12置於搭載部44之上。詳而言之，以將連接電極22及23定位於對應之電路側電極52及56的正上方位置之方式暫時固定。接著，將連接電極22及23，與對應之電路側電極52及56電性連接‧固定。例如，使用焊膏作為黏接劑之情況，可藉由回流連接‧固定。使用導電黏接劑作為黏接劑之情況，可藉由例如硬化處理來連接‧固定。藉著如以上之操作，使熱電感測器陣列1與電路基板4電性連接。
如同自圖1及圖3之理解，在熱電感測器陣列1與電路基板4被電性連接之連接狀態中，導體圖案60，將連接電極22(亦即，連接電極22及23之中的一方)與電位檢測電路80電性連接；接地導體圖案62，將連接電極23(亦即，連接電極22及23之中的另一方)與接地部(未圖示)電性連接。因此，熱電元件20(或熱電元件30)之受光電極26被紅外線照射時，導體圖案60與接地導體圖案62作為電容器作用，於電路側電極52與電路側電極56間，產生起因於導體圖案60與接地導體圖案62之第1靜電容量。換而言之，由電路側電極52與電路側電極56構成之電極對50，在連接狀態中，具有第1靜電容量。
將熱電元件20之連接電極22與電位檢測電路80電性連接之導體圖案60的長度，較將熱電元件30之連接電極22與電位檢測電路80電性連接之導體圖案60的長度更短。因此，對應於熱電元件20之電極對50的第1靜電容量，較對應於熱電元件30之電極對50的第1靜電容量更小。亦即，第1靜電容量，有所差異。
如同上述，連接電極22與連接電極23間亦產生靜電容量。因此，在連接狀態中，電路側電極52與電路側電極56間，亦產生起因於連接電極22與連接電極電極23的第2靜電容量。
如同自以上說明之理解，在連接狀態中，電極對50，具有第1靜電容量及第2靜電容量雙方的合計靜電容量。藉由調整第2靜電容量，可與第1靜電容量之不均相抵。更具體而言，依本實施形態，藉由使熱電元件30之對向邊221及231的長度縮短(亦即，將連接電極22及23的面積減小)，可使電極對50的合計靜電容量之不均減輕或相抵，藉此可減小熱電元件20與30之紅外線檢測敏感度(檢測敏感度)及時間反應特性之不均。
進一步，在起因於熱電元件20及30熱阻相異的檢測敏感度之不均大到無法無視之情況，可蓄意地使合計靜電容量有差異而藉以將檢測敏感度平均化。更具體而言，在連接狀態中，調整而使對應於熱電元件20之電極對50的合計靜電容量較對應於熱電元件30之電極對50的合計靜電容量變得更大即可。但，如此調整之場合，必須考慮對時間反應特性之影響。
進一步，藉著以導電黏接劑將連接電極22及23與電路側電極52及56連接，可提高熱電感測器陣列1與電路基板4之熱絕緣性。因此，可更為提升檢測敏感度。
(第2實施形態)
如同自圖4之理解，本發明之第2實施形態的熱電型紅外線檢測裝置，具備與第1實施形態的電路基板4相同地構成之電路基板(未圖示)、以及搭載於電路基板之熱電感測器陣列1a。
本實施形態的熱電感測器陣列1a，與熱電感測器陣列1相同地形成為平板狀。詳而言之，熱電感測器陣列1a，具備與第1實施形態相同地構成之熱電體板10。
熱電體板10，形成有8組邊緣部熱電元件(熱電元件)20a、以及4組中央部熱電元件(熱電元件)30a，熱電元件20a及30a，沿著既定之配置方向(第2方向)配置。詳而言之，熱電元件20a，被配置於配置方向中熱電體板10之端部13附近(亦即，熱電體板10之邊緣部)；熱電元件30a，被配置於配置方向中熱電元件20a之間(亦即，熱電體板10之中央部)。
熱電元件20a及30a，與第1實施形態的熱電元件20及30相同地，分別藉著形成於受光面11之受光電極群(未圖示)、及形成於連接面12之連接電極群21a將熱電體板10的一部分包夾而形成。
連接電極群21a，具有在第1方向中為對向的第1連接電極(連接電極)22a與第2連接電極(連接電極)23a。詳而言之，連接電極22a與連接電極23a，分別具有沿著第2方向互相平行地延伸之對向邊221a與對向邊231a。連接電極22a，在熱電感測器陣列1a與電路基板(未圖示)連接之連接狀態中，係為與形成於電路基板之電位檢測電路(未圖示)電性連接的部位；連接電極23a，在連接狀態中，係為與形成於電路基板之接地部(未圖示)電性連接的部位。如同自以上說明之理解，在連接狀態中，對向邊221a與對向邊231a之間產生靜電容量。
依本實施形態，與第1實施形態相同地，熱電元件20之對向邊221a(對向邊231a)，較熱電元件30之對向邊221a(對向邊231a)更長。進一步，熱電元件20其對向邊221a與對向邊231a間的距離(D20a)，較熱電元件30其對向邊221a與對向邊231a間的距離(D30a)更短。換而言之，在第1方向中，熱電體板10之邊緣部附近的連接電極22a與連接電極23a之距離(間隔)，較熱電體板10之中央部的連接電極22a與連接電極23a之距離(間隔)更短。連接電極22a與23a之間隔變小則靜電容量變大。因此，配置於熱電體板10之邊緣部附近的熱電元件20a所產生之靜電容量，較配置於熱電體板10之中央部的熱電元件30a所產生之靜電容量更大。如同自以上說明之理解，藉由調整熱電元件20a及30a其連接電極22a與23a中產生靜電容量的部位(對向邊221a及231a)間之距離，可與第1實施形態相同地，使合計靜電容量之不均減輕或相抵。
(第3實施形態)
如圖5至圖7所示，本發明之第3實施形態的熱電型紅外線檢測裝置，具備電路基板4b、以及搭載於電路基板4b之熱電感測器陣列1b。熱電感測器陣列1b，與熱電感測器陣列1及1a同樣地，形成為平板狀。
熱電體板10，形成有4組邊緣部熱電元件(熱電元件)20b、以及2組中央部熱電元件(熱電元件)30b。熱電元件20b及30b，沿著既定之配置方向(第2方向)配置。詳而言之，依本實施形態，於熱電體板10其配置方向中的端部13附近，配置2組熱電元件20b使其在第1方向中相鄰；於熱電體板10其配置方向中的中央部，配置2組熱電元件30b使其在第1方向中相鄰。
熱電元件20b及30b，各自由形成於受光面11之受光電極群25b、形成於連接面12之連接電極群21b、以及被包夾於受光電極群25b與連接電極群21b間之熱電體板10的一部分所構成。
如圖5所示，本實施形態的受光電極群25b具備，分別位於假想矩形的4角之4個受光電極26、以及由導體構成之4個連接圖案28。連接圖案28，將相鄰之2個受光電極26互相連接。換而言之，受光電極群25之4個受光電極26，係藉由連接圖案28電性連接。
如圖6所示，本實施形態的連接電極群21b，具有2個第1連接電極(連接電極)22b、以及2個第2連接電極(連接電極)23b。連接電極22b，在熱電感測器陣列1b與電路基板4b連接之連接狀態中，係為與形成於電路基板4b之電位檢測電路(未圖示)電性連接的部位；連接電極23b，在連接狀態中，係為與形成於電路基板4b之接地部(未圖示)電性連接的部位。連接電極22b及23b，各自配置為隔著熱電體板10與受光電極26互相朝向，連接電極22b與連接電極23b，在與連接面12平行之第2方向中係為對向。詳而言之，連接電極22b與連接電極23b，分別具有沿著第1方向互相平行地延伸之對向邊221b與對向邊231b。
熱電元件20b之連接電極22b，具備自對向邊221b起沿著第2方向延伸之梳齒圖案222b。同樣地，熱電元件20b之連接電極23b，具備自對向邊231b起沿著第2方向延伸之梳齒圖案232b。換而言之，熱電元件20b之連接電極22b及23b，分別具有朝著對向的連接電極23b或22b沿著第2方向延伸之梳齒圖案222b或232b。另一方面，熱電元件30b之連接電極22b及23b，未設有梳齒圖案222b及232b。
本實施形態的梳齒圖案222b及232b，各自由3條導體圖案(梳齒)形成，梳齒圖案222b與梳齒圖案232b，係為一方之梳齒間插入另一方之梳齒的方式組合。換而言之，連接電極22b的(亦即，2個連接電極22b及23b之一方的)梳齒圖案222b、與連接電極23b的(亦即，2個連接電極22b及23b之另一方的)梳齒圖案232b，在與第2方向直交且與連接面12平行之第1方向中係為對向。
如同自以上說明之理解，在連接狀態中，對向邊221b與對向邊231b之間產生靜電容量，且梳齒圖案222b與梳齒圖案232b之間，產生更大的靜電容量。梳齒圖案222b與梳齒圖案232b，在連接電極22b及連接電極23b中係為最為接近之部位。因此，藉著以梳齒圖案222b與梳齒圖案232b將劃定之區域增大，可使靜電容量更為增大。更具體而言，例如，藉著增加梳齒之條數，或拉長梳齒之長度，可使靜電容量更為增大。如同上述，藉著僅於熱電元件20b設置梳齒圖案222b及232b，可與第1實施形態相同地，使合計靜電容量之不均減輕或相抵。
如同自圖5至圖7之理解，本實施形態的電路基板4b，形成有各自與熱電元件20b及30b對應之電路側電極群50b。電路側電極群50b，具備2個電路側第1電極(電路側電極)52與53、以及2個電路側第2電極(電路側電極)56與57。電路側電極52及53，分別與2個電位檢測電路(未圖示)電性連接，在連接狀態中，分別與2個連接電極22b電性連接。另一方面，電路側電極56及57，與接地部(未圖示)電性連接，在連接狀態中，分別與2個連接電極23b電性連接。如同自以上說明之理解，依本實施形態，藉熱電元件20b及30b，分別形成所謂的四重式之熱電感測器。
具體而言，例如關於熱電元件20b，如圖8(a)所示，電路側電極52及53，與高電阻R1之一端、及由FET(Field Effect Transistor：場效電晶體)構成之FET1的閘極連接；電路側電極56及57，與高電阻R1之另一端、及接地部連接。進一步，熱電元件20b的電路側電極52與電路側電極56間，產生主要反應梳齒圖案222b與梳齒圖案232b間之間隙的大靜電容量C1。同樣地，熱電元件20b的電路側電極53與電路側電極57間，亦產生靜電容量C1。藉由上述之電路配置，熱電元件20，作為於受光電極26中被電性連接之2個雙重式熱電感測器作用。如此地電路配置之情況，若紅外線入射至4個受光電極26之任一個，則可藉FET1檢測。
如圖8(b)所示之電路，係為在圖8(a)之電路追加高電阻R2與FET2之電路。電路側電極57係與高電阻R2之一端及FET2之閘極連接；高電阻R2之另一端則與電路側電極56相連接。進一步，在電路側電極56與電路側電極57之間產生靜電容量C2(參考圖7之配置)。如此地電路配置之情況，可增廣紅外線入射範圍。更具體而言，例如即便在紅外線同時入射至對應於電路側電極53之受光電極26、及對應於電路側電極57之受光電極26雙方的情況，仍可藉FET2檢測。
進一步，藉由將圖5所示之受光電極群25b的構成稍作變更(詳而言之，藉由切斷連接在第1方向中相鄰之2個受光電極26的連接圖案28)，可構成如圖8(c)所示之電路。圖8(c)所示之電路，係為於圖8(a)之電路追加高電阻R3與FET3之電路。電路側電極53係與高電阻R3之一端及FET3之閘極連接；高電阻R3之另一端則與電路側電極56相連接。進一步，在電路側電極53與電路側電極56間產生靜電容量C3。如此地電路配置之情況，可增廣紅外線入射範圍。更具體而言，例如即便在紅外線同時入射至對應於電路側電極53之受光電極26、及對應於電路側電極56之受光電極26雙方的情況，仍可藉FET3檢測。
於圖8(a)～(c)之任一電路中，可使用FET以外之電子零件檢測熱電感測器之電位。例如，可使用利用OP放大器之高輸入阻抗的電位檢測元件檢測電位。
(第4實施形態)
如同自圖9之理解，本發明之第4實施形態的熱電型紅外線檢測裝置，與前述實施形態的熱電型紅外線檢測裝置同樣地構成。更具體而言，第4實施形態的熱電型紅外線檢測裝置，具備平板狀之熱電感測器陣列1c、以及熱電感測器陣列1c所搭載之電路基板(未圖示)。第4實施形態的熱電體板10，具有以圖9之假想線(IL)為邊界線的第1區域與第2區域。
如圖9所示，熱電體板10的第1區域，形成有2組邊緣部熱電元件(熱電元件)20c、以及1組中央部熱電元件(熱電元件)30c；熱電元件30c，在既定之配置方向(第2方向)中，被配置於2組熱電元件20c之間。熱電元件20c及30c，與前述之實施形態同樣地，各自具備形成於受光面11之受光電極群(未圖示)、以及形成於連接面12之連接電極群21c。
連接電極群21c，與第3實施形態同樣地，具有2對第1連接電極(連接電極)22c與第2連接電極(連接電極)23c。連接電極22c與連接電極23c，與第1及第2實施形態同樣地，在與連接面12平行之第1方向中係為對向。連接電極22c，在熱電感測器陣列1c與電路基板(未圖示)連接之連接狀態中，係為與形成於電路基板之電位檢測電路(未圖示)電性連接的部位；連接電極23c，在連接狀態中，係為與形成於電路基板之接地部(未圖示)電性連接的部位。
連接電極22c及23c，分別具備延長圖案223c及233c。延長圖案223c(延長圖案233c)，自連接電極22c(連接電極23c)導出，沿著連接電極22c(連接電極23c)的外周延伸，藉此在第1方向中接近之位置形成互相平行延伸之對向部224c(對向部234c)。換而言之，延長圖案223c(延長圖案233c)，自連接電極22c(連接電極23c)起以迴繞連接電極22c(連接電極23c)的方式延伸，在第1方向中部分地對向。如同自以上說明之理解，在連接狀態中，延長圖案223c之對向部224c與延長圖案233c之對向部234c間產生靜電容量。
熱電元件20c之(亦即，形成於熱電體板10的端部13附近之)連接電極22c(連接電極23c)的延長圖案223c(延長圖案233c)為，以沿著連接電極22c(連接電極23c)其外周折返的方式延伸。另一方面，熱電元件30c之(亦即，形成於熱電體板10的中央部之)連接電極22c(連接電極23c)的延長圖案223c(延長圖案233c)為，將以沿著連接電極22c(連接電極23c)其外周折返的方式延伸之導體圖案於中途切斷藉以形成。藉此，熱電元件30c之延長圖案223c(延長圖案233c)的附近，形成有切斷片225c(切斷片235c)。
如同自圖9之理解，熱電元件20c之延長圖案223c及233c的面積，較熱電元件30c之延長圖案223c及233c的面積更大。詳而言之，熱電元件20c之對向部224c及234c的長度，較熱電元件30c之對向部224c及234c的長度更長。換而言之，熱電元件20c之延長圖案223c及233c其對向部分的長度，較熱電元件30c之延長圖案223c及233c其對向部分的長度更長。進一步，熱電元件20c之連接電極22c與連接電極23c間的距離，較熱電元件30c之連接電極22c與連接電極23c間的距離更小。詳而言之，熱電元件20之對向部224c與對向部234c間的距離(D20c)，較熱電元件30之對向部224c與對向部234c間的距離(D30c)更短。換而言之，在第1方向中，熱電元件20之延長圖案223c及233c其對向部分間的距離，較熱電元件30之延長圖案223c及233c其對向部分間的距離更短。因此，可使配置於熱電體板10之邊緣部附近的熱電元件20c所產生之靜電容量，較配置於熱電體板10之中央部的熱電元件30c所產生之靜電容量更大。如同自以上說明之理解，藉本實施形態，可獲得與第1至第3實施形態相同之效果。
進一步，依本實施形態，熱電元件30c之連接電極22c及23c中的相互之電場干擾，任一之連接電極22c及23c皆被絕緣之切斷片225c及235c加以屏蔽，藉此抑制電位之相互干擾(電位干擾)。
本實施形態的切斷片225c及235c，係於熱電元件30c之連接電極22c(連接電極23c)，形成與熱電元件20c之延長圖案223c(延長圖案233c)相同的長形導體圖案，可將其前端部分，藉由例如雷射修整來切斷分離而形成。藉著如上述之形成，可同時形成熱電元件30c之延長圖案223c(延長圖案233c)與切斷片225c(切斷片235c)。
將長形導體圖案之前端部分切斷分離時，首先，對連接電極22c及23c，分別取得使熱電體板10全體均一地溫度變化時與受光電極(未圖示)間產生的電位差。其次，依據取得的電位差，獲得配置於熱電體板10之熱電元件20c及30c的檢測敏感度分布(亦即，熱電體板10自體的檢測敏感度分布)。接著，獲得使熱電型紅外線檢測裝置全體的檢測敏感度之不均減小的切斷分離位置。更具體而言，考慮電路基板(未圖示)的靜電容量，並調整熱電體板10自體之材料特性分布(亦即，檢測敏感度分布)藉以獲得切斷分離位置。
切斷片225c及235c，亦可由將導體圖案部分地切斷分離以外的方法形成。例如，可將延長圖案223c、延長圖案233c、切斷片225c及切斷片235c各自形成分離之圖案。藉如此作法，可由更單純之步驟形成切斷片225c及235c。然而，以將導體圖案部分地切斷分離之方法形成者檢測敏感度分布可較為均一。
如同自圖9之理解，熱電體板10之第2區域，配置有與第1區域同樣地形成之2組邊緣部熱電元件(熱電元件)、及1組中央部熱電元件(熱電元件)。連接面12之第2區域，形成與上述之3組熱電元件對應的3組連接電極群21d。
如圖9所示，連接電極群21d，與連接電極群21c同樣地構成。更具體而言，連接電極群21d，具備在第1方向中對向之2個第1連接電極(連接電極)22d及2個第2連接電極(連接電極)23d。連接電極22d及23d，分別具備以迴繞連接電極22d及23d之方式被導出的延長圖案223d及233d。此外，形成於熱電體板10其配置方向(第2方向)之中央部的連接電極22d及23d附近，形成有自延長圖案223d及233d分別切斷分離之切斷片225d及235d。
如同自圖9之理解，形成於熱電體板10之端部13附近的延長圖案223d及233d之面積，較形成於熱電體板10之中央部的延長圖案223d及233d之面積更大。詳而言之，形成於熱電體板10之端部13附近的延長圖案223d及233d其對向部位之長度，較形成於熱電體板10之中央部的延長圖案223d及233d其對向部位之長度更長。進一步，形成於熱電體板10之端部13附近的連接電極22d與連接電極23d間之距離，較形成於熱電體板10之中央部的連接電極22d與連接電極23d間之距離更小。如同自以上說明之理解，依第2區域之構成，可獲得與第1區域之構成同樣的效果。
如圖9所示連接電極22d與連接電極23d間，設有屏蔽圖案(電場屏蔽)16d。電場屏蔽16d，以各自迴繞連接電極22d及連接電極23d的方式形成。詳而言之，電場屏蔽16d，具備迴繞延長圖案223d及233d之外側(亦即，連接電極群21d之外側)的部位、於延長圖案223d與延長圖案233d間延伸的部位、以及於2個延長圖案223d(延長圖案233d)間延伸的部位。藉著形成上述之電場屏蔽16d，可與形成切斷片225c及235c之情況同樣地，抑制連接電極22d與連接電極23d之間、及2個連接電極22d(連接電極23d)之間所產生的電位干擾。
連接面12，形成例如與電路基板之接地部(未圖示)相連接的接地電極14d。藉著將電場屏蔽16d與接地電極14d連接使電場屏蔽16d接地，藉以可防止外部電場所致使之連接電極22d及23d的雜訊。
本實施形態中，連接面12之第1區域與第2區域形成互相不同的導體圖案。然則，亦可將第1區域與第2區域相同地形成。
(第5實施形態)
如同自圖10之理解，本發明之第5實施形態的熱電型紅外線檢測裝置，具備具有熱電體板10之熱電感測器陣列(未圖示)、以及搭載有熱電感測器陣列之電路基板4c。
如圖10所示，本實施形態的電路基板4c，具備搭載有熱電體板10之搭載部44、12個電位檢測電路80、接地部(未圖示)、8個電路側第1電極(電路側電極)52、4個電路側第1電極(電路側電極)52c、8個電路側第2電極(電路側電極)56、4個電路側第2電極(電路側電極)56c、8條導體圖案60、4條導體圖案60c、以及1條接地導體圖案62。本實施形態的電路基板4c，對接地導體圖案62構成為鏡象。
如同自圖10之理解，電路側電極52、52c、56及56c，各自在與形成於熱電體板10其連接面的連接電極(未圖示)對應之位置形成，在熱電感測器陣列與電路基板4c之連接狀態中，與對應之連接電極電性連接。依本實施形態，形成有8組由電路側電極52與電路側電極56構成之電極對。此一電極對，與形成於熱電體板10之端部13附近的熱電元件(未圖示)對應。此外，形成有4組由電路側電極52c與電路側電極56構成之電極對。此一電極對，與形成於熱電體板10之中央部的熱電元件(未圖示)對應。
電路側電極52及52c，分別藉由導體圖案60及60c，與對應之電位檢測電路80電性連接。詳而言之，導體圖案60c，將熱電體板10之中央部熱電元件(未圖示)的連接電極(未圖示)，與電位檢測電路80電性連接；導體圖案60，將熱電體板10之邊緣部熱電元件(未圖示)的連接電極(未圖示)，與電位檢測電路80電性連接。另一方面，電路側電極56及56c，藉由接地導體圖案62，與接地部(未圖示)電性連接。
如圖10所示，自1個導體圖案60c起，至其他導體圖案60c、導體圖案60及接地導體圖案62為止的距離，較自1個導體圖案60起，至其他導體圖案60、導體圖案60c及接地導體圖案62為止的距離更長。詳而言之，依本實施形態，在矩形的電路基板之4角，各自配置3個電位檢測電路80，1條導體圖案60c、及2條導體圖案60，以朝向3個電位檢測電路80並排的方式分別延伸。依本實施形態，上述之導體圖案60c，被設計為於電路基板4c之邊緣部附近延伸，與相鄰之導體圖案60間的距離拉長。更具體而言，藉由使互相相鄰之2條導體圖案60之間的距離狹窄，增寬導體圖案60c與導體圖案60間的距離。
藉由如上述之構成，可使連接狀態中於電路側電極52c產生的靜電容量減小。如同上述說明，熱電感測器的靜電容量，不僅藉由熱電體板10之連接電極，亦藉由使電路基板4c之導體圖案60及60c拉長迴繞而產生。藉由使與熱電體板10其中央部之連接電極(未圖示)電性連接的導體圖案60c與電路基板4c上的其他導體遠離，可使靜電容量減小。
如圖10所示，與接地導體圖案62連接之8個電路側電極56中的4個電路側電極56，具有電路側屏蔽圖案66c。電路側屏蔽圖案66c，係自電路側電極56導出，1條電路側屏蔽圖案66c位於導體圖案60c與導體圖案60之間，另1條電路側屏蔽圖案66c位於2條導體圖案60之間。藉著具備上述之電路側屏蔽圖案66c，可防止導體圖案60及60c之相互的電位干擾。
(第6實施形態)
如同自圖11之理解，本發明之第6實施形態的熱電型紅外線檢測裝置，具備形成為圓頂狀之熱電感測器陣列1e、以及熱電感測器陣列1e所搭載之電路基板(未圖示)。
如圖11所示，熱電感測器陣列1e，具備由熱電體構成之熱電體板10e、形成於熱電體板10e之複數的邊緣部熱電元件(熱電元件)20e及複數的中央部熱電元件(熱電元件)30e。
本實施形態的熱電體板10e，被形成為中央部隆起之圓頂狀。詳而言之，熱電體板10，具有接收紅外線之例如凸面狀的受光面11e、以及作為受光面11e之相反側的面而放置於電路基板(未圖示)上的連接面12e。熱電體板10e，於徑向中的周緣具有端部(周緣部)13e。
熱電元件20e，配置於徑向的端部13e附近，熱電元件30e，配置於徑向的中心部附近。換而言之，依本實施形態，熱電元件20e及30e之配置方向，為熱電體板10e之徑向。
如同自圖11及圖12之理解，本實施形態的熱電元件20e及30e，各自具備連接電極群21e。連接電極群21e，具有2對在與連接面12實際地平行之第1方向中為對向的第1連接電極(連接電極)22e與第2連接電極(連接電極)23e。與已說明之實施形態相同，連接電極22e，在熱電感測器陣列1e與電路基板(未圖示)連接之連接狀態中，係為與形成於電路基板之電位檢測電路(未圖示)電性連接的部位；連接電極23e，在連接狀態中，係為與形成於電路基板之接地部(未圖示)電性連接的部位。
於連接電極22e及23e，分別形成延長圖案223e及233e。形成於熱電體板10e其周緣部之連接電極群21e的延長圖案223e及233e之長度，較形成於熱電體板10e其中央部之連接電極群21e的延長圖案223e及233e之長度更長。因此，可使配置於熱電體板10e其周緣部之連接電極群21e的靜電容量，較配置於熱電體板10e其中央部之連接電極群21e的靜電容量更為增大。
如同自以上說明之理解，依本實施形態，與已說明之實施形態相同地，可不破壞熱電感測器陣列1e與電路基板(未圖示)間之熱絕緣地，將靜電容量之不均減輕或相抵，藉此可減小熱電元件20e及30e的紅外線檢測敏感度(檢測敏感度)及時間反應特性之不均。
本發明依據2010年10月25日於日本國特許廳提出之日本特許出願第2010-238221號，藉參考其內容而構成本說明書的一部分。
雖對本發明之最佳實施形態加以說明，如同該技術領域具有通常知識者所知，可在不逸脫本發明精神之範圍將實施形態變形，如此之實施形態仍屬於本發明之範圍。
1、1a、1b、1c、1e．．．熱電感測器陣列
10、10e．．．熱電體板
11、11e．．．受光面
12、12e．．．連接面
13．．．端部
13e．．．端部(周緣部)
14d．．．接地電極
16d．．．屏蔽圖案(電場屏蔽)
20、20a、20b、20c、20e．．．邊緣部熱電元件(熱電元件)
21、21a、21b、21c、21d、21e．．．連接電極群
22、22a、22b、22c、22d、22e．．．第1連接電極(連接電極)
23、23a、23b、23c、23d、23e．．．第2連接電極(連接電極)
221、221a、221b．．．(第1連接電極之)對向邊
231、231a、231b．．．(第2連接電極之)對向邊
222b、232b．．．梳齒圖案
223c、223d、223e．．．(第1連接電極之)延長圖案
233c、233d、233e．．．(第2連接電極之)延長圖案
224c、234c．．．對向部
225c、225d、235c、235d．．．切斷片
25、25b．．．受光電極群
26．．．受光電極
28．．．連接圖案
30、30a、30b、30c、30e．．．中央部熱電元件(熱電元件)
4、4b、4c．．．電路基板
42．．．基板側連接面
44．．．搭載部
50．．．電路側電極群(電極對)
50b．．．電路側電極群
52、52c、53．．．電路側第1電極(電路側電極)
56、56c、57．．．電路側第2電極(電路側電極)
60、60c．．．導體圖案
62．．．接地導體圖案
66c．．．電路側屏蔽圖案
80．．．電位檢測電路
D20a、D30a．．．距離
C1、C2、C3．．．靜電容量
R1、R2、R3．．．電阻
圖1 顯示本發明之第1實施形態的熱電型紅外線檢測裝置之分解斜視圖。另外，以2點鍊線表示搭載熱電感測器陣列之電路基板的搭載部。
圖2 顯示圖1之熱電感測器陣列的受光面之平面圖。
圖3 顯示圖1之熱電感測器陣列的連接面之平面圖。
圖4 顯示本發明之第2實施形態的熱電感測器陣列其連接面之平面圖。
圖5 顯示本發明之第3實施形態的熱電感測器陣列其受光面之平面圖。
圖6 顯示圖5之熱電感測器陣列的連接面之平面圖。
圖7 圖5之熱電感測器陣列的電極與電路基板的電極之對應的示意圖。
圖8(a)～(c)關於圖7所示意之配置於熱電型紅外線檢測裝置其邊緣部的熱電元件之電路圖。
圖9 顯示本發明之第4實施形態的熱電感測器陣列其連接面之平面圖。
圖10 顯示本發明之第5實施形態的電路基板之俯視圖。另外，以2點鍊線表示搭載於電路基板之熱電感測器陣列的外形。
圖11 顯示本發明之第6實施形態的熱電感測器陣列其連接面之平面圖。
圖12 顯示圖11之連接面的一部分之放大平面圖。圖12(a)，顯示配置於中央部(圖11之虛線A的部分)之連接電極群。圖12(b)，顯示配置於邊緣部(圖11之虛線B的部分)之連接電極群。
1．．．熱電感測器陣列
10．．．熱電體板
11．．．受光面
12．．．連接面
13．．．端部
20．．．邊緣部熱電元件(熱電元件)
30．．．中央部熱電元件(熱電元件)
4．．．電路基板
42．．．基板側連接面
44．．．搭載部
50．．．電路側電極群(電極對)
52．．．電路側第1電極(電路側電極)
56．．．電路側第2電極(電路側電極)
60．．．導體圖案
62．．．接地導體圖案
80．．．電位檢測電路
Claims (15)
- 一種熱電感測器陣列，可安裝於電路基板，具備熱電體板、及形成於該熱電體板之複數的熱電元件；該熱電體板具有置於該電路基板上之連接面；該複數的熱電元件係由在既定的配置方向配置於該熱電體板邊緣部之邊緣部熱電元件與配置於該熱電體板中央部之中央部熱電元件所構成，該複數的熱電元件各自具備形成於該連接面上之相鄰的2個連接電極；該邊緣部熱電元件的該2個連接電極間之靜電容量，較該中央部熱電元件的該2個連接電極間之靜電容量為大。
- 如申請專利範圍第1項之熱電感測器陣列，其中，該邊緣部熱電元件之該2個連接電極中產生該靜電容量的部位之長度，較該中央部熱電元件之該2個連接電極中產生該靜電容量的部位之長度更長。
- 如申請專利範圍第1項之熱電感測器陣列，該邊緣部熱電元件之該2個連接電極中產生該靜電容量的部位間之距離，較該中央部熱電元件的該2個連接電極中產生該靜電容量的部位間之距離更短。
- 如申請專利範圍第1項之熱電感測器陣列，其中，該2個連接電極，在與該連接面平行之第1方向係為對向；在與該第1方向直交且與該連接面平行之第2方向，該邊緣部熱電元件的該2個連接電極之長度，較該中央部熱電元件的該2個連接電極之長度更長。
- 如申請專利範圍第4項之熱電感測器陣列，其中，在該第1方向，該邊緣部熱電元件的該2個連接電極之距離，較該中央部熱電元件的該2個連接電極之距離更短。
- 如申請專利範圍第1項之熱電感測器陣列，其中，該2個連接電極，在與該連接面平行之第2方向係為對向；該邊緣部熱電元件的該2個連接電極分別具備朝著對向的連接電極沿著該第2方向延伸之梳齒圖案，該2個連接電極中之一方的連接電極之梳齒圖案與該2個連接電極中之另一方的連接電極之梳齒圖案，在與該第2方向直交且與該連接面平行之第1方向係為對向。
- 如申請專利範圍第1項之熱電感測器陣列，其中，該2個連接電極，在與該連接面平行之第1方向係為對向；該2個連接電極各自具備以迴繞該連接電極之方式自該連接電極延伸出而在該第1方向部分地對向之延長圖案；該邊緣部熱電元件之該延長圖案中之對向部分的長度，較該中央部熱電元件之該延長圖案中之對向部分的長度更長。
- 如申請專利範圍第7項之熱電感測器陣列，其中，於該第1方向，該邊緣部熱電元件之該延長圖案中之對向部分間之距離，較該中央部熱電元件之該延長圖案中之對向部分間之距離更短。
- 如申請專利範圍第1項之熱電感測器陣列，其中，於該2個連接電極之間設有電場屏蔽。
- 如申請專利範圍第9項之熱電感測器陣列，其中，該電場屏蔽係形成為迴繞該2個連接電極中之各個連接電極。
- 如申請專利範圍第1項之熱電感測器陣列，其中，該熱電體板形成為朝互相直交之2方向延伸的平板狀；該配置方向為該2方向的一方；該邊緣部熱電元件配置於該配置方向的端部附近，該中央部熱電元件，配置於該配置方向的中間部附近。
- 如申請專利範圍第1項之熱電感測器陣列，其中，該熱電體板形成為圓頂狀；該配置方向為該熱電體板之徑向；該邊緣部熱電元件係配置於該配置方向的周緣部附近，而該中央部熱電元件係配置於該配置方向的中心部附近。
- 一種熱電型紅外線檢測裝置，具備如申請專利範圍第第1～12項中任一項之熱電感測器陣列、以及安裝該熱電感測器陣列之電路基板；該電路基板具備：搭載部，放置該熱電感測器陣列之該連接面；複數的電位檢測電路，設於該搭載部之外側；接地部；複數的導體圖案；以及複數的接地導體圖案；該導體圖案將該2個連接電極之其中一方與該電位檢測電路電性連接；該接地導體圖案將該2個連接電極之其中另一方與該接地部電性連接。
- 如申請專利範圍第13項之熱電型紅外線檢測裝置，其中，將該邊緣部熱電元件的該連接電極與該電位檢測電路電性連接之導體圖案的長度，較將該中央部熱電元件的該連接電極與該電位檢測電路電性連接之導體圖案的長度更短。
- 如申請專利範圍第13項之熱電型紅外線檢測裝置，其中，自將該中央部熱電元件的該連接電極與該電位檢測電路電性連接之導體圖案起，至其他該導體圖案及該接地導體圖案為止的距離，較自將該邊緣部熱電元件的該連接電極與該電位檢測電路電性連接之導體圖案起，至其他該導體圖案及該接地導體圖案為止的距離更長。
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