WO2006112122A1 - 赤外線センサ - Google Patents

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WO2006112122A1
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optical filter
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sensor element
infrared
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Inventor
Koji Hayashi
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Murata Manufacturing Co., Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to an infrared sensor, and more particularly, to an infrared sensor with a wide viewing angle for sensing infrared rays, and an infrared sensor with a wide viewing angle and enhanced electromagnetic shielding properties.
  • an infrared sensor in which a light receiving electrode 61 is disposed on a pyroelectric element 62 as shown in FIG.
  • the infrared sensor further includes a support base 63 that supports the infrared sensor element 53, a substrate 64 on which the support base 63 is mounted, and a surface on which necessary electrodes and circuits (not shown) are formed.
  • Capacitor 65, FET66, resistor 67, etc. are provided.
  • the input / output lead terminals 51 (51a, 51b) of the infrared sensor pass through the metal stem 52 through the insulating material 60 and are connected to the circuit on the substrate 64, and are connected to the ground.
  • the lead terminal 51 (51c) is electrically connected to the stem 52 (see Patent Document 1).
  • the support base 63 and the support base 63 for supporting the infrared sensor element 53 are placed in the metal case 55 as described above, and the necessary electrodes and It is equipped with a circuit board (not shown) 64, a nopass capacitor 65, an FET 66, etc., which not only has the problem of increasing the size of products with many parts, but also complicates the manufacturing process. Therefore, there is a problem that the manufacturing cost increases.
  • the optical filter 54 is fitted into a part of the upper surface of the metal case 55, and the entire upper surface of the metal case 55 does not serve as the light receiving surface. There is a problem that the (field of view) becomes narrow.
  • infrared rays are used.
  • An infrared sensor having a structure in which a transparent upper substrate (eg, a silicon substrate) 71 and a lower substrate 72 having an insulating portion and a conductive portion are joined together has been proposed (see Patent Document 2). .
  • the upper substrate 71 and the lower substrate 72 constituting the infrared sensor are provided with recesses 71a and 72a at positions facing each other, and the cavity portion 73 is formed by bonding the two through a bonding layer 75.
  • the infrared sensor element 74 is installed in the cavity 73. According to this infrared sensor, since the infrared sensor element 74 is disposed in the cavity 73 and the cavity 73 has a low thermal conductivity, the infrared sensor element 74 is affected by an external thermal influence. It is said that high detection accuracy can be obtained.
  • the upper substrate 71, the lower substrate 72, the bonding layer 75, and the like are exposed from the side surfaces, and the electromagnetic shielding properties (electromagnetic wave resistance) are improved. If there is a problem that it is likely to be insufficient, it is not easy to form the recess 71a that becomes the cavity 73 on the substrate having infrared transparency such as silicon, which is not possible with force. There is a point.
  • Patent Document 1 Japanese Utility Model Publication No. 5-11464
  • Patent Document 2 JP 2001-174324 A
  • the present invention solves the above-described problems, and is small in size, has a wide infrared light receiving region (field of view), and has a high detection accuracy, and further has a high electromagnetic shielding property and excellent electromagnetic wave resistance.
  • An object of the present invention is to provide an infrared sensor.
  • the infrared sensor of the present invention (Claim 1)
  • An infrared sensor element a package containing the infrared sensor element, and a predetermined wavelength
  • a surface mount type infrared sensor provided with an optical filter that transmits infrared rays, an infrared sensor element;
  • An optical filter that is not partially shielded and is configured so that substantially the entire surface transmits infrared light of a predetermined wavelength, and is disposed so as to cover the entire opening of the package.
  • An optical filter that simultaneously performs the function of causing the element to receive infrared light of a predetermined wavelength and the function of a lid that seals the opening;
  • a surface-mount type infrared element comprising an infrared sensor element, a package in which the infrared sensor element is accommodated, and an optical filter that transmits infrared light of a predetermined wavelength, the infrared sensor element;
  • An optical filter that is not partially shielded and is configured so that substantially the entire surface transmits infrared rays of a predetermined wavelength, and is disposed so as to cover the entire opening of the metal knocker.
  • An optical filter that simultaneously performs the function of causing the infrared sensor element to receive infrared light having a predetermined wavelength and the function of a lid that seals the opening.
  • the optical filter and the metal package are electrically connected to each other.
  • the infrared sensor of claim 3 in the configuration of the invention of claim 2, an optical filter having a resistance of 1 ⁇ or less is used as the optical filter, and the optical filter is made of the metal described above. It is characterized in that the optical filter and the package are electrically connected by bonding to the package.
  • the infrared sensor of claim 4 is the structure of the invention of claim 2, wherein the optical filter force filter base material and a coating made of a low resistance material formed on the surface of the filter base material are provided. The optical filter and the package are electrically connected to each other by joining the optical filter to the metal knocker via the low-resistance material. .
  • the infrared sensor of claim 5 is the metal sensor according to the configuration of any one of claims 2 to 4, wherein the metal sensor is not electrically connected to the package by an insulator.
  • the infrared sensor element disposed in the package is connected to the outside via an external connection terminal for electrically connecting the outside and the infrared sensor element disposed at a predetermined position of the package. It is configured to be electrically connected, and is characterized in that.
  • the infrared sensor of the present invention is a package corresponding to surface mounting, in which an infrared sensor element and an infrared sensor element are housed, and having a box shape with one surface opened.
  • a package having a shape and having a wiring pattern disposed therein, and an optical filter configured to transmit infrared rays of a predetermined wavelength substantially entirely without being shielded.
  • an optical filter that is disposed so as to cover the entire opening of the knocker, and that simultaneously functions to cause the infrared sensor element to receive infrared light of a predetermined wavelength and to function as a lid for sealing the opening.
  • the optical filter is not partially shielded and the entire surface is configured to transmit infrared rays, so the infrared light receiving area (field of view) is widened to improve detection accuracy. Is possible .
  • the knocker since the knocker has a wiring pattern, it is possible to reduce the number of wiring patterns to be formed on other members, thereby reducing the size of the product and the number of parts.
  • the optical filter since the optical filter is joined to the knocker without any other components, it is possible to reduce the size of the product and simplify the manufacturing process to reduce costs. It becomes possible.
  • the infrared sensor of the present invention is a package corresponding to surface mounting, in which an infrared sensor element and an infrared ray sensor element are housed, and one surface is open. And an optical filter configured so that almost the entire surface transmits infrared rays of a predetermined wavelength without being partially shielded.
  • An optical device that is arranged so as to cover the entire opening of the knocker, and that simultaneously functions to allow the infrared sensor element to receive infrared light of a predetermined wavelength and to function as a lid that seals the opening. Since the enclosure is made of metal, and is housed in a sealed space formed by an infrared filter element force, an optical filter and a package that are electrically connected to each other, it has electromagnetic shielding properties. For As a result, it is possible to obtain a highly reliable infrared sensor having excellent electromagnetic wave resistance.
  • the optical filter used in the infrared sensor of the present invention (Claim 2) is not partially shielded, and the entire surface transmits infrared light of a predetermined wavelength. Detection accuracy can be improved by widening the light receiving area (field of view).
  • the knocker since the knocker has a wiring pattern, it is possible to reduce the number of wiring patterns to be formed on other members, thereby reducing the size of the product and the number of parts.
  • the optical filter is joined to the knocker without any other components, it is possible to reduce the size of the product and simplify the manufacturing process to reduce costs. It becomes possible.
  • the stem and support part (base) for supporting the infrared sensor element in the conventional infrared sensor can be provided. Furthermore, by providing functions such as the stem and support part (base) for supporting the infrared sensor element in the conventional infrared sensor to the package, the number of parts can be further reduced and the product can be downsized. become.
  • the resistance is ⁇ ⁇ as the optical filter.
  • the optical filter is made of a filter base material and a low resistance material formed on the surface of the filter base material.
  • the material constituting the optical filter itself The degree of freedom of selection can be improved, and the characteristics of the infrared sensor can be improved in terms of the performance of the optical filter.
  • filter substrate examples include single crystal silicon, quartz, sapphire, barium fluoride, spinel, and polyethylene.
  • the low resistance material to be applied to the surface of the optical filter is preferably a metal, particularly Ge (germ).
  • various thin film formation methods such as vapor deposition and sputtering can be applied as a method of applying a low resistance material to the surface of the optical filter, and there are special restrictions on the specific methods and conditions. There is no.
  • the optical filter having a resistance of 1M Q Zcm or less as defined in claim 3 can be achieved by a combination of a filter base material and a low resistance material.
  • the metal package is configured so as not to be electrically connected to the package by an insulator.
  • the infrared sensor element disposed in the knocker is electrically connected to the outside through an external connection terminal disposed at a predetermined position for electrically connecting the outside and the infrared sensor element. In this case, it is possible to reliably obtain a surface-mount type infrared sensor with high connection reliability and to reduce the size of the product.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing the configuration of an infrared sensor according to an embodiment (Example 1) of the present invention, in which (a) is a cross-sectional view and (b) is a perspective view. .
  • FIG. 2 (a) is a view showing the field of view (angle) of the infrared sensor according to Example 1 of the present invention, and (b) is a configuration in which an optical filter is arranged on a part of the upper surface of a conventional metal case. It is a figure which shows the visual field (corner) of this infrared sensor.
  • FIG. 3 schematically shows the configuration of an infrared sensor used in another embodiment of the present invention (embodiment 2).
  • (A) is a cross-sectional view
  • (b) is a perspective view.
  • FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a conventional infrared sensor.
  • FIG. 5 is a diagram showing the configuration of another conventional infrared sensor.
  • FIG. 1 (a) is a cross-sectional view schematically showing an infrared sensor according to one embodiment (embodiment 1) of the present invention
  • FIG. 1 (b) is a perspective view thereof.
  • This infrared sensor has an infrared sensor element 1 and an infrared sensor element 1 inside (sealed). Stop space) 2b is housed in a box-like shape with one surface (upper side in Fig. 1) open, with wiring pattern 11 inside, and the infrared sensor element is housed inside A metal knockout 2 that is surface mountable, and a function that allows the infrared sensor element 1 to receive infrared light of a predetermined wavelength, and is arranged so as to cover the entire opening 2a of the knockage 2. And an optical filter 3 that simultaneously functions as a lid for sealing the opening 2a.
  • the infrared sensor element 1 two electrodes (light receiving electrodes) 10a and 10b arranged on the surface of the pyroelectric element la polarized in the thickness direction are connected in series and in reverse polarity, V, so-called dual type infrared sensor elements are used, which are configured to eliminate external noise (such as temperature changes in the surrounding environment) that are input simultaneously to the two light receiving electrodes 10a and 10b.
  • a metal package such as 42Ni, phosphor bronze, brass, or Western iron with a box shape and substantially the entire upper surface opened is used.
  • a part of the inner side and the outer side of 2 are lined with an insulating material 4 such as glass or LCP resin (liquid crystal polymer).
  • a wiring pattern 11 necessary for the configuration of the infrared sensor is formed on the surface of the insulating material 4.
  • the planar shape of the opening 2a of the knock 2 is a rectangle.
  • a support portion (base) 12 that supports the infrared sensor element 1 is disposed on the bottom surface of the package 2, and the infrared sensor element 1 is supported on the support portion (base) 12.
  • a no-pass capacitor 13, a FET 14, and a resistor 15 having a high resistance value necessary for constituting an infrared sensor are arranged so as to be electrically connected to an electrode or a wiring (not shown). It has been.
  • an insulator (glass in this first embodiment) 6 is insulated from a predetermined position of the metal package 2 so as not to be electrically connected to the socket 2. Edged external connection terminals (external electrodes) 5 are provided. The infrared sensor element 1 disposed in the package 2 is electrically connected to the outside via a wiring pattern disposed in the package 2 and an external connection terminal (external electrode) 5. Constructed!
  • the optical filter 3 has a resistance of 1 M ⁇ Zcm or less as a filter substrate, An optical filter made of single crystal silicon that transmits infrared rays having a wavelength is used.
  • the optical filter 3 has a rectangular planar shape that substantially corresponds to the opening 2 a on the upper surface of the package 2.
  • the optical filter 3 is bonded and fixed to the metal knocker 2 by the conductive adhesive 7, and the optical filter 3 and the package 2 are electrically connected.
  • optical filter 3 an optical filter in which a metal film having a Ge (germanium) force as a low resistance material film is applied to the surface of the filter base material by a method such as vapor deposition is used.
  • the optical filter 3 and the package 2 can be electrically connected to each other by bonding to the metal package 2 with a conductive adhesive via a low resistance material.
  • the knock 2 is made of metal, the optical filter 3 and the package 2 are electrically connected, and the infrared sensor element 1 is made of gold. Since it is housed in a sealed space 2b formed by a package 2 made of a metal and an optical filter 3 that is electrically connected to the package 2, the electromagnetic shielding properties are improved and excellent electromagnetic wave resistance is achieved. Can be realized.
  • the optical filter 3 used in the infrared sensor of Example 1 is not partially shielded, the entire surface is configured to transmit infrared rays. An infrared sensor with a wide detection area (field of view) and high detection accuracy can be obtained.
  • FIG. 2 (a) is a diagram schematically showing the field of view (angle) of the infrared sensor according to the first embodiment of the present invention
  • FIG. FIG. 6 is a diagram schematically showing a viewing angle of an infrared sensor having a configuration in which an optical filter 54 is disposed in a part.
  • the same reference numerals as in FIG. 1 indicate the same parts as in FIG. 1
  • the same reference numerals as in FIG. 4 indicate the same parts as in FIG. Indicates the part.
  • the knock 2 includes the wiring pattern 11, it is possible to reduce the number of wiring patterns to be formed on other members, thereby reducing the size of the product and the number of components. .
  • optical filter 3 can be joined to the knock cage 2 without any other components, the product can be downsized and the manufacturing process can be simplified. Costs can be reduced.
  • the package 2 includes a support portion (base) 12 that supports the infrared sensor element 1, a separate support member is not required, and the number of components is reduced and the product is downsized. Can be achieved.
  • the product can be downsized in this respect as well.
  • FIG. 3 (a) is a cross-sectional view schematically showing a configuration of an infrared sensor according to another embodiment (embodiment 2) of the present invention
  • FIG. 3 (b) is a perspective view thereof.
  • a package 22 that is not made of metal but also has an insulating ceramic force is used as a housing for storing the infrared sensor element 1!
  • the inner surface of the knock 2 does not have a structure lined with the insulating material 4, and the wiring pattern 11 is formed directly on the inner surface of the package 22.
  • the external connection terminal (external electrode) 5 is disposed in the package via an insulator such as glass as in the case of the infrared sensor of Example 1 above, and therefore has an insulating ceramic force. Point formed directly on package 22
  • the force is different from that of the first embodiment, and the other configuration is the same as that of the infrared sensor of the first embodiment.
  • FIGS. 3 (a) and 3 (b) the same reference numerals as those in FIGS. 1 (a) and 1 (b) The corresponding part is shown.
  • Example 2 since the package 22 is not made of metal, the electromagnetic wave resistance is inferior to that of the infrared sensor of Example 1. In other respects, Example 1 The same effects as those of the infrared sensor can be obtained.
  • the optical filter 3 used in the infrared sensor of Example 2 is not partially shielded, and the entire surface is configured to transmit infrared rays.
  • An infrared sensor with a wide field of view and high detection accuracy can be obtained.
  • the knock 22 since the knock 22 has the wiring pattern 11, the number of wiring patterns to be formed on other members that do not require a separate circuit board is reduced, thereby reducing the size of the product and the number of parts. Reduction can be achieved.
  • optical filter 3 can be joined to the knock 22 without any other components, the product can be downsized and the manufacturing process can be simplified to reduce the cost. Can be reduced.
  • the knock 22 includes a support portion (base) 12 that supports the infrared sensor element 1, a separate support member is not required, and the number of parts can be reduced, and the product can be reduced. It becomes possible to reduce the size.
  • the bottom of the knock 22 functions as a stem of a conventional infrared sensor, the size of the product can be reduced.
  • Example 2 the force described with reference to the case where the knocker 22 also having an insulator ceramic force is used as an example. It is also possible to use a knocker having another insulator force such as glass epoxy resin. It is.
  • Examples 1 and 2 the case where the infrared sensor element is a so-called dual-type pyroelectric infrared sensor element using a pyroelectric element has been described as an example.
  • the present invention can be applied to an infrared sensor using various types of infrared sensor elements such as a single-type quad-pack type or a thermopile, a photodiode, and the like without any particular restrictions on the type of infrared sensor element.
  • optical filter having a single crystal silicon force is taken as an example.
  • the optical filter in addition to single crystal silicon, it is possible to use various materials that transmit infrared rays, such as quartz sapphire, barium fluoride, spinel, and polyethylene. is there.
  • the invention of the present application relates to a specific shape of the knockout that is not limited to the first and second embodiments in other respects, and various applications and modifications are made within the scope of the invention. It is possible.
  • the optical filter is disposed so as to cover the entire opening of the package, and the infrared filter element causes the infrared sensor element to receive infrared light of a predetermined wavelength. Since the function and the function as a lid for sealing the opening are performed at the same time, it is possible to obtain an infrared sensor with a high detection accuracy with a wide infrared light receiving region (field of view). In addition, since the knocker is provided with a wiring pattern, it is possible to reduce the number of wiring patterns to be formed on other members, downsize the product, and reduce the number of parts.
  • the present invention can be widely used in the field of general-purpose infrared ray sensors used for human body detection and crime prevention equipment.

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Abstract

　小型で、赤外線受光領域（視野）が広く、検出精度の高い赤外線センサを提供し、さらには、電磁シールド性が高く、耐電磁波特性に優れた赤外線センサを提供する。 　赤外線センサ素子１と、１つの面が開口した箱形の形状を有するとともに内部に配線パターン１１を備えた、赤外線センサ素子１がその内部に収納されるパッケージ２と、パッケージ２の開口部全体を覆うように配設され、赤外線センサ素子１に所定の波長の赤外線を受光させる機能と、開口部を封止する蓋としての機能を同時に果たす光学フィルタとを備えた構成とする。 　金属製のパッケージを用い、光学フィルタと金属製のパッケージとを電気的に導通させて耐電磁波特性を向上させる。

Description

明 細 書
赤外線センサ
技術分野
[0001] 本願発明は、赤外線センサに関し、詳しくは、赤外線を感知する視野角が広い赤 外線センサ、および、視野角が広ぐかつ、電磁シールド性を高めた赤外線センサに 関する。
背景技術
[0002] 人体の検知ゃ防犯機器などに用いられている従来の赤外線センサの一つに、例え ば、図 4に示すように、焦電素子 62に受光電極 61を配設してなる赤外線センサ素子 53を、リード端子 51を備えた金属製のベース (ステム） 52上に支持するとともに、赤 外線センサ素子 53を、上面側に赤外線を透過させる光学フィルタ 54を備えた円筒 状の金属製ケース (キャップ） 55に収納したリード端子付きの赤外線センサがある。な お、この赤外線センサは、さらに、赤外線センサ素子 53を支持する支持台 63、支持 台 63が載置され、表面に必要な電極や回路（図示せず)が形成された基板 64、バイ パスコンデンサ 65、 FET66、抵抗 67などを備えている。
[0003] また、この赤外線センサの入出力用のリード端子 51 (51a, 51b)は、絶縁材料 60を 介して金属製のステム 52を貫通し、基板 64上の回路と接続されており、グランド用の リード端子 51 (51c)は、ステム 52に電気的に接続されている（特許文献 1参照)。
[0004] しかしながら、この従来の赤外線センサにおいては、金属製ケース 55内に、上述の ように、赤外線センサ素子 53を支持する支持台 63、支持台 63が載置され、表面に 必要な電極や回路（図示せず）が形成された基板 64、ノ パスコンデンサ 65、 FET 66などを備えており、部品点数が多ぐ製品が大型化するという問題点があるばかり でなぐ製造工程が複雑になって製造コストの増大を招くという問題点がある。
[0005] また、上記従来の赤外線センサにおいては、光学フィルタ 54が金属製ケース 55の 上面の一部に嵌め込まれており、金属製ケース 55の上面全体が受光面とはならない ため、赤外線受光領域 (視野)が狭くなるという問題点がある。
[0006] また、図 5に示すように、小型化、低コスト化、生産性の向上を目的として、赤外線 透過性を有する上部基板 (例えばシリコン基板など） 71と、絶縁部と導電部を備えた 下部基板 72の 2枚が接合された構造を有する赤外線センサが提案されて ヽる (特許 文献 2参照)。
[0007] この赤外線センサを構成する上部基板 71と下部基板 72には、互いに対向する位 置に凹部 71a, 72aが設けられており、両者を接合層 75を介して接合することにより 空洞部 73が形成され、この空洞部 73に赤外線センサ素子 74が設置されるように構 成されている。そして、この赤外線センサによれば、赤外線センサ素子 74が、空洞部 73内に配設されており、空洞部 73は熱伝導率が低いため、赤外線センサ素子 74が 外部からの熱的影響を受けにくぐ高い検出精度が得られるとされている。
[0008] しカゝしながら、この特許文献 2の赤外線センサの場合、上部基板 71,下部基板 72, 接合層 75などが側面カゝら露出しており、電磁シールド性 (耐電磁波特性)が不十分 になりやすいという問題点があるば力りではなぐシリコンなどの赤外線透過性を有す る基板に空洞部 73となる凹部 71aを形成することが容易ではなぐコストの増大を招 くという問題点がある。
[0009] また、この特許文献 2の赤外線センサの場合、空洞部 73の側面が垂直に立ち上が らないため、有効な赤外線受光領域 (視野)を確保しにくぐ大きな視野を確保するた めには、赤外線センサ素子を赤外線透過性を有する上部基板に近づけて配設する ことが必要になり、構造の自由度が制約されるという問題点がある。
特許文献 1：実開平 5— 11464号公報
特許文献 2：特開 2001— 174324号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0010] 本願発明は、上記課題を解決するものであり、小型で、赤外線受光領域 (視野)が 広ぐ検出精度の高い赤外線センサ、さらには、電磁シールド性が高ぐ耐電磁波特 性に優れた赤外線センサを提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0011] 上記課題を解決するために、本願発明（請求項 1)の赤外線センサは、
赤外線センサ素子と、赤外線センサ素子が収納されるパッケージと、所定の波長の 赤外線を透過させる光学フィルタとを備えた表面実装型の赤外線センサであって、 赤外線センサ素子と、
内部に前記赤外線センサ素子が収納される、表面実装に対応したパッケージであ つて、 1つの面が開口した箱形の形状を有し、内部に配線パターンが配設されたパッ ケージと、
部分的な遮蔽が施されておらず、略全面が所定の波長の赤外線を透過させるよう に構成された光学フィルタであって、前記パッケージの開口部全体を覆うように配設 され、前記赤外線センサ素子に所定の波長の赤外線を受光させる機能と、前記開口 部を封止する蓋としての機能とを同時に果たす光学フィルタと
を具備することを特徴として 、る。
[0012] また、本願発明（請求項 2)の赤外線センサは、
赤外線センサ素子と、赤外線センサ素子が収納されるパッケージと、所定の波長の 赤外線を透過させる光学フィルタとを備えた表面実装型の赤外線素子であって、 赤外線センサ素子と、
内部に前記赤外線センサ素子が収納される、表面実装に対応した金属製のパッケ ージであって、 1つの面が開口した箱形の形状を有し、内部に配線パターンが配設さ れた金属製のパッケージと、
部分的な遮蔽が施されておらず、略全面が所定の波長の赤外線を透過させるよう に構成された光学フィルタであって、前記金属製のノ ッケージの開口部全体を覆うよ うに配設され、前記赤外線センサ素子に所定の波長の赤外線を受光させる機能と、 前記開口部を封止する蓋としての機能とを同時に果たす光学フィルタと
を具備し、かつ、
前記光学フィルタと前記金属製のパッケージとが電気的に導通していること を特徴としている。
[0013] また、請求項 3の赤外線センサは、請求項 2記載の発明の構成において、前記光 学フィルタとして、抵抗が 1Μ Ω Ζ 以下の光学フィルタを用い、該光学フィルタを前 記金属製のパッケージに接合することにより、光学フィルタとパッケージとを電気的に 導通させたことを特徴として 、る。 [0014] また、請求項 4の赤外線センサは、請求項 2記載の発明の構成において、前記光 学フィルタ力 フィルタ基材と該フィルタ基材の表面に形成された低抵抗材料からな る被膜とで構成されており、前記光学フィルタを、前記低抵抗材料を介して前記金属 製のノ ッケージに接合することにより、前記光学フィルタと前記パッケージとを電気的 に導通させたことを特徴として 、る。
[0015] また、請求項 5の赤外線センサは、請求項 2〜4のいずれかに記載の発明の構成に おいて、絶縁体により前記パッケージとは導通しないような態様で、前記金属製のパ ッケージの所定の位置に配設された、外部と前記赤外線センサ素子とを電気的に接 続するための外部接続端子を介して、前記パッケージ内に配設された前記赤外線セ ンサ素子が外部と電気的に接続されるように構成されて 、ることを特徴として 、る。 発明の効果
[0016] 本願発明（請求項 1)の赤外線センサは、赤外線センサ素子と、内部に赤外線セン サ素子が収納される、表面実装に対応したパッケージであって、 1つの面が開口した 箱形の形状を有し、内部に配線パターンが配設されたパッケージと、部分的な遮蔽 が施されておらず、略全面が所定の波長の赤外線を透過させるように構成された光 学フィルタであって、ノ ッケージの開口部全体を覆うように配設され、赤外線センサ素 子に所定の波長の赤外線を受光させる機能と、開口部を封止する蓋としての機能と を同時に果たす光学フィルタとを備えており、光学フィルタには部分的な遮蔽が施さ れておらず、全面が赤外線を透過させるように構成されていることから、赤外線受光 領域 (視野)を広くして、検出精度を向上させることが可能になる。
また、ノ ッケージが配線パターンを備えていることから、他の部材に形成すべき配 線パターンを少なくして、製品の小型化や部品点数の削減を図ることが可能になる。 また、光学フィルタがノ ッケージに他の部品を介さずに接合されていることから、製 品の小型化を図ることが可能になるとともに、製造工程を簡略ィ匕してコストの低減を図 ることが可能になる。
さらに、パッケージに、従来の赤外線センサにおけるステムや赤外線センサ素子を 支持する支持部 (ベース)などの機能を持たせたりすることにより、さらなる部品点数 の削減や、製品の小型化を図ることが可能になる。 [0017] また、本願発明（請求項 2)の赤外線センサは、赤外線センサ素子と、内部に赤外 線センサ素子が収納される、表面実装に対応したパッケージであって、 1つの面が開 口した箱形の形状を有し、内部に配線パターンが配設されたパッケージと、部分的な 遮蔽が施されておらず、略全面が所定の波長の赤外線を透過させるように構成され た光学フィルタであって、ノ ッケージの開口部全体を覆うように配設され、赤外線セン サ素子に所定の波長の赤外線を受光させる機能と、開口部を封止する蓋としての機 能とを同時に果たす光学フィルタとを備えており、ノ ッケージが金属製で、かつ、赤 外線センサ素子力、互いに電気的に導通する光学フィルタとパッケージにより形成さ れる封止空間内に収納されているため、電磁シールド性を向上させて、耐電磁波特 性に優れた信頼性の高い赤外線センサを得ることが可能になる。
[0018] また、本願発明（請求項 2)の赤外線センサにおいて用いられている光学フィルタに は部分的な遮蔽が施されておらず、全面が所定の波長の赤外線を透過させることか ら、赤外線受光領域 (視野)を広くして、検出精度を向上させることが可能になる。 また、ノ ッケージが配線パターンを備えていることから、他の部材に形成すべき配 線パターンを少なくして、製品の小型化や部品点数の削減を図ることが可能になる。 また、光学フィルタがノ ッケージに他の部品を介さずに接合されていることから、製 品の小型化を図ることが可能になるとともに、製造工程を簡略ィ匕してコストの低減を図 ることが可能になる。
さらに、パッケージに、従来の赤外線センサにおけるステムや赤外線センサ素子を 支持する支持部 (ベース)などの機能を持たせたりすることにより、さらなる部品点数 の削減や、製品の小型化を図ることが可能になる。
[0019] また、請求項 3の赤外線センサのように、請求項 2記載の発明の構成において、光 学フィルタとして、抵抗が ΙΜ Ω
Figure imgf000007_0001
該光学フィルタを金 属製のパッケージに接合することにより、光学フィルタとパッケージとを容易かつ確実 に導通させることが可能になり、本願発明をさらに実効あらしめることができる。
また、光学フィルタをパッケージに接合する方法としては、導電性接着剤を用いて 接着する方法や機械的に接合させる方法などを用いることが可能であり、その具体 的な方法に特別の制約はな 、。 [0020] また、請求項 4の赤外線センサのように、請求項 2記載の発明の構成において、光 学フィルタを、フィルタ基材と該フィルタ基材の表面に形成された低抵抗材料からな る被膜とで構成し、該光学フィルタを低抵抗材料を介して金属製のパッケージに接合 することにより、光学フィルタとパッケージとを電気的に導通させるようにした場合、光 学フィルタ自体を構成する材料の選択の自由度を向上させることが可能になり、光学 フィルタの性能面から、赤外線センサの特性を向上させることが可能になる。
なお、フィルタ基材としては、単結晶シリコン、石英やサファイア、フッ化バリウム、ス ピネル、ポリエチレンなどが例示される。
また、光学フィルタの表面に付与すべき低抵抗材料としては、金属、特に Ge (ゲル マ-ゥム）が好ましい。
また、光学フィルタの表面に低抵抗材料を付与する方法としては、蒸着法、スパッタ リング法などの種々の薄膜形成方法を適用することが可能であり、その具体的な方法 や条件に特別の制約はない。
なお、請求項 3で規定した、抵抗が lM Q Zcm以下の光学フィルタは、フィルタ基 材と低抵抗材料との組み合わせにより達成される。
[0021] また、請求項 5の赤外線センサのように、請求項 2〜4のいずれかに記載の発明の 構成において、絶縁体によりパッケージとは導通しないような態様で、金属製のパッ ケージの所定の位置に配設された、外部と赤外線センサ素子とを電気的に接続する ための外部接続端子を介して、ノ ッケージ内に配設された赤外線センサ素子が外部 と電気的に接続されるようにした場合、接続信頼性の高い表面実装型の赤外線セン サを確実に得ることが可能になるとともに、製品の小型化を図ることが可能になる。 図面の簡単な説明
[0022] [図 1]本願発明の一実施例（実施例 1)にカゝかる赤外線センサの構成を模式的に示す 図であり、（a)は断面図、（b)は斜視図である。
[図 2](a)は本願発明の実施例 1にかかる赤外線センサの視野 (角）を示す図、（b)は従 来の金属製ケースの上面の一部に光学フィルタを配設した構成の赤外線センサの視 野 (角）を示す図である。
[図 3]本願発明の他の実施例（実施例 2)にカゝかる赤外線センサの構成を模式的に示 す図であり、（a)は断面図、（b)は斜視図である。
[図 4]従来の赤外線センサの構成を示す図である。
[図 5]従来の他の赤外線センサの構成を示す図である。
符号の説明
1 赤外線センサ素子
la 焦電素子
2 ノ ッケージ
2a パッケージの開口部
2b 内部（封止空間）
3 光学フィルタ
4 絶縁材料
5 外部接続端子 (外部電極)
6 絶縁体 (ガラス）
7 導電性接着剤
10a, 10b 電極（受光電極）
11 配線パターン
12 支持部 (ベース）
13 ノ イノスコンデンサ
14 FET
15 抵抗
22 ノ ッケージ
発明を実施するための最良の形態
[0024] 以下に本願発明の実施例を示して、本願発明の特徴とするところをさらに詳しく説 明する。
実施例 1
[0025] 図 1(a)は本願発明の一実施例（実施例 1)にカゝかる赤外線センサを模式的に示す 断面図、図 1(b)はその斜視図である。
この赤外線センサは、赤外線センサ素子 1と、赤外線センサ素子 1がその内部（封 止空間） 2bに収納される、 1つの面（図 1では上面側）が開口した箱形の形状を有す るとともに、内部に配線パターン 11を備え、赤外線センサ素子がその内部に収納さ れる、表面実装に対応した金属製のノ ッケージ 2と、ノ ッケージ 2の開口部 2aの全体 を覆うように配設され、赤外線センサ素子 1に所定の波長の赤外線を受光させる機能 と、ノ ッケージ 2の開口部 2aを封止する蓋としての機能を同時に果たす光学フィルタ 3とを備えている。
[0026] 赤外線センサ素子 1としては、厚み方向に分極された焦電素子 laの表面に配設さ れた 2つの電極（受光電極） 10a, 10b力 直列に、かつ、逆極性に接続され、 2つの 受光電極 10a, 10bに同時に入力する外部雑音 (周囲環境の温度変化など）がうち 消されるように構成された、 V、わゆるデュアルタイプの赤外線センサ素子が用いられ ている。
[0027] また、ノ ッケージ 2としては、箱形で、上面の略全面が開口した、例えば 42Ni、りん 青銅、しんちゅう、洋はぐ鉄などの金属製のパッケージが用いられており、パッケ一 ジ 2の内側および外側の一部は、例えば、ガラスや LCP榭脂 (液晶ポリマー）などの 絶縁材料 4でライニングされている。そして、該絶縁材料 4の表面には、赤外線セン サの構成に必要な配線パターン 11が形成されて 、る。
また、ノ ッケージ 2の開口部 2aの平面形状は長方形とされている。
さらに、パッケージ 2の底面には、赤外線センサ素子 1を支持する支持部（ベース） 1 2が配設されており、赤外線センサ素子 1は支持部（ベース） 12上に支持されている。
[0028] さらに、パッケージ 2の内部には、赤外線センサを構成するのに必要な、ノ ィパスコ ンデンサ 13、 FET14、高い抵抗値を有する抵抗 15が特に図示しない電極や配線と 導通するように配設されて 、る。
[0029] また、この実施例 1の赤外線センサにおいては、金属製のパッケージ 2の所定の位 置に、ノ ッケージ 2とは導通しないように、絶縁体 (この実施例 1ではガラス） 6により絶 縁された、外部接続端子 (外部電極) 5が設けられている。そして、パッケージ 2内に 配設された赤外線センサ素子 1は、ノ ッケージ 2内に配設された配線パターンや、外 部接続端子 (外部電極) 5を介して外部と電気的に接続されるように構成されて!ヽる。
[0030] また、光学フィルタ 3としては、フィルタ基材として抵抗が 1M Ω Zcm以下で、所定の 波長の赤外線を透過させる単結晶シリコン力 なる光学フィルタが用いられており、こ の光学フィルタ 3は、パッケージ 2の上面の開口部 2aに略対応する長方形の平面形 状を有している。
そして、光学フィルタ 3は、導電性接着剤 7により、金属製のノ ッケージ 2に接合固 定され、光学フィルタ 3とパッケージ 2とが電気的に接続されている。
[0031] なお、光学フィルタ 3としては、蒸着などの方法により、フィルタ基材の表面に低抵 抗材料の被膜として Ge (ゲルマニウム)力もなる金属被膜を付与した光学フィルタを 用い、光学フィルタ 3を低抵抗材料を介して、導電性接着剤により金属製のパッケ一 ジ 2に接合することにより、光学フィルタ 3とパッケージ 2とを電気的に導通させるように 構成することも可能である。
[0032] 上述のように構成された赤外線センサにぉ 、ては、ノ ッケージ 2が金属製で、かつ 、光学フィルタ 3とパッケージ 2とが電気的に導通しており、赤外線センサ素子 1が金 属製のパッケージ 2と、該パッケージ 2と電気的に導通した光学フィルタ 3により形成さ れる封止空間 2b内に収納されているため、電磁シールド性を高めて、優れた耐電磁 波特性を実現することが可能になる。
[0033] また、この実施例 1の赤外線センサにおいて用いられている光学フィルタ 3には部 分的な遮蔽が施されておらず、全面が赤外線を透過させるように構成されて ヽること から、赤外線受光領域 (視野)が広ぐ検出精度の高い赤外線センサを得ることがで きる。
[0034] 図 2(a)は本願発明の実施例 1にかかる赤外線センサの視野 (角）を模式的に示す 図、図 2(b)は対比例として従来の金属製ケース 55の上面の一部に光学フィルタ 54を 配設した構成の赤外線センサの視野角を模式的に示す図である。なお、図 2(a)にお いて、図 1と同一符号を付した部分は図 1と同一部分を示し、図 2(b)において、図 4と 同一符号を付した部分は図 4と同一部分を示す。
[0035] 図 2(a), (b)より、本願発明の実施例 1にかかる赤外線センサ（図 2(a))においては、 ノ ッケージ 2の開口部 2a全体が光学フィルタ 3により覆われており、従来の、金属製 ケース 55の上面の一部に光学フィルタ 54を配設した構成の赤外線センサ（図 2(b)) に比べて、広い視野角 Θを確保できることがわかる。 なお、本願発明においては、ノ ッケージ 2の底部と側壁の角度（ θ 1 (図 2(a)参照)） を大きくすることにより、さらに広い視野を確保することができる。
[0036] また、ノ ッケージ 2が配線パターン 11を備えていることから、他の部材に形成すべき 配線パターンを少なくして、製品の小型化や部品点数の削減を図ることが可能にな る。
[0037] また、光学フィルタ 3を、他の部品を介さずにノ ッケージ 2に接合することができるた め、製品の小型化を図ることが可能になるとともに、製造工程を簡略ィ匕してコストの低 減を図ることが可能になる。
[0038] さらに、パッケージ 2が、赤外線センサ素子 1を支持する支持部（ベース） 12を備え ているため、別途支持部材を必要とすることがなぐさらに、部品点数の削減や、製品 の小型化を図ることが可能になる。
また、ノ ッケージ 2の底部は従来の赤外線センサのステムの機能を果たすため、こ の点でも製品の小型化を図ることができる。
実施例 2
[0039] 図 3(a)は本願発明の他の実施例（実施例 2)にカゝかる赤外線センサの構成を模式 的に示す断面図、（b)はその斜視図である。
[0040] この実施例 2の赤外線センサは、
(1)赤外線センサ素子 1が収納されるノ ッケージとして、金属製ではなく絶縁体セラ ミック力もなるパッケージ 22が用いられて!/、る点、
(2)上記実施例 1の赤外線センサの場合のように、ノ ッケージ 2の内側面に絶縁材 料 4によりライニングされた構造を備えておらず、配線パターン 11がパッケージ 22の 内面に直接形成されている点、
(3)外部接続端子 (外部電極） 5が、上記実施例 1の赤外線センサの場合のようにガ ラスなどの絶縁体を介してパッケージに配設されて 、るのではなぐ絶縁体セラミック 力もなるパッケージ 22に直接形成されている点
において上記実施例 1とはその構成を異にしている力 その他の点においては、上 記実施例 1の赤外線センサと同様に構成されている。
なお、図 3(a), (b)において、図 1(a), (b)と同一符号を付した部分は、同一または相 当する部分を示している。
[0041] この実施例 2の赤外線センサにおいては、パッケージ 22が金属製でないことから、 実施例 1の赤外線センサに比べて、耐電磁波特性は劣るものの、その他の点におい ては、上記実施例 1の赤外線センサの場合と同様の効果を得ることができる。
すなわち、この実施例 2の赤外線センサにおいて用いられている光学フィルタ 3に は部分的な遮蔽が施されておらず、全面が赤外線を透過させるように構成されて ヽ ることから、赤外線受光領域 (視野)が広ぐ検出精度の高い赤外線センサを得ること ができる。
また、ノ ッケージ 22が配線パターン 11を備えていることから、別途回路基板を必要 としたりすることがなぐ他の部材に形成すべき配線パターンを少なくして、製品の小 型化や部品点数の削減を図ることが可能になる。
[0042] また、光学フィルタ 3を、他の部品を介さずにノ ッケージ 22に接合することができる ため、製品の小型化を図ることが可能になるとともに、製造工程を簡略ィ匕してコストの 低減を図ることが可能になる。
[0043] さらに、ノ ッケージ 22が、赤外線センサ素子 1を支持する支持部（ベース） 12を備 えているため、別途支持部材を必要とすることがなぐさらに、部品点数の削減や、製 品の小型化を図ることが可能になる。
また、ノ ッケージ 22の底部は従来の赤外線センサのステムの機能を果たすため、こ の点でも製品の小型化を図ることができる。
[0044] なお、上記実施例 2では絶縁体セラミック力もなるノ ッケージ 22を用いた場合を例 にとつて説明した力 ガラスエポキシ榭脂などの他の絶縁体力もなるノ ッケージを用 いることも可能である。
[0045] また、上記実施例 1および 2では、赤外線センサ素子が、焦電素子を用いた、いわ ゆるデュアルタイプの焦電型の赤外線センサ素子である場合を例にとって説明した 力 本願発明において、赤外線センサ素子のタイプに特別の制約はなぐシングルタ ィプゃクヮッドタイプ、またはサーモパイル、フォトダイオードなどの種々の赤外線セン サ素子を用いた赤外線センサに本願発明を適用することが可能である。
[0046] また、上記実施例では、単結晶シリコン力もなる光学フィルタを用いた場合を例にと つて説明したが、光学フィルタとしては、単結晶シリコン以外にも、例えば、石英ゃサ ファイア、フッ化バリウム、スピネル、ポリエチレンなどの赤外線を透過させる種々の材 料力 なるものを用いることが可能である。
[0047] また、本願発明は、さらにその他の点においても上記実施例 1および 2に限定され るものではなぐノ ッケージの具体的な形状などに関し、発明の範囲内において種々 の応用、変形を加えることが可能である。
産業上の利用可能性
[0048] 上述のように本願発明にお 、ては、光学フィルタを、パッケージの開口部全体を覆 うように配設し、光学フィルタに、赤外線センサ素子に所定の波長の赤外線を受光さ せる機能と、前記開口部を封止する蓋としての機能を同時に果たさせるようにしてい るので、赤外線受光領域 (視野)が広ぐ検出精度の高い赤外線センサを得ることが 可能になる。また、ノ ッケージが配線パターンを備えるようにしているので、他の部材 に形成すべき配線パターンを少なくして、製品の小型化、部品点数の削減を図ること が可能になる。
また、金属製のパッケージを用い、光学フィルタと金属製のパッケージとを電気的に 導通させることにより、耐電磁波特性を向上させることが可能になる。
したがって、本願発明は、人体の検知や、防犯機器などに用いられる汎用の赤外 線センサの分野に広く利用することが可能である。

Claims

請求の範囲
[1] 赤外線センサ素子と、赤外線センサ素子が収納されるパッケージと、所定の波長の 赤外線を透過させる光学フィルタとを備えた表面実装型の赤外線センサであって、 赤外線センサ素子と、
内部に前記赤外線センサ素子が収納される、表面実装に対応したパッケージであ つて、 1つの面が開口した箱形の形状を有し、内部に配線パターンが配設されたパッ ケージと、
部分的な遮蔽が施されておらず、略全面が所定の波長の赤外線を透過させるよう に構成された光学フィルタであって、前記パッケージの開口部全体を覆うように配設 され、前記赤外線センサ素子に所定の波長の赤外線を受光させる機能と、前記開口 部を封止する蓋としての機能とを同時に果たす光学フィルタと
を具備することを特徴とする赤外線センサ。
[2] 赤外線センサ素子と、赤外線センサ素子が収納されるパッケージと、所定の波長の 赤外線を透過させる光学フィルタとを備えた表面実装型の赤外線素子であって、 赤外線センサ素子と、
内部に前記赤外線センサ素子が収納される、表面実装に対応した金属製のパッケ ージであって、 1つの面が開口した箱形の形状を有し、内部に配線パターンが配設さ れた金属製のパッケージと、
部分的な遮蔽が施されておらず、略全面が所定の波長の赤外線を透過させるよう に構成された光学フィルタであって、前記金属製のパッケージの開口部全体を覆うよ うに配設され、前記赤外線センサ素子に所定の波長の赤外線を受光させる機能と、 前記開口部を封止する蓋としての機能とを同時に果たす光学フィルタと
を具備し、かつ、
前記光学フィルタと前記金属製のパッケージとが電気的に導通していること を特徴とする赤外線センサ。
[3] 前記光学フィルタとして、抵抗が ΙΜ Ω
Figure imgf000015_0001
該光学フィ ルタを前記金属製のパッケージに接合することにより、光学フィルタとパッケージとを 電気的に導通させたことを特徴とする請求項 2記載の赤外線センサ。
[4] 前記光学フィルタは、フィルタ基材と該フィルタ基材の表面に形成された低抵抗材 料カゝらなる被膜とで構成されており、前記光学フィルタを、前記低抵抗材料を介して 前記金属製のノ ッケージに接合することにより、前記光学フィルタと前記パッケージと を電気的に導通させたことを特徴とする請求項 2記載の赤外線センサ。
[5] 絶縁体により前記パッケージとは導通しな 、ような態様で、前記金属製のパッケ一 ジの所定の位置に配設された、外部と前記赤外線センサ素子とを電気的に接続する ための外部接続端子を介して、前記パッケージ内に配設された前記赤外線センサ素 子が外部と電気的に接続されるように構成されていることを特徴とする請求項 2〜4の V、ずれかに記載の赤外線センサ。
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