WO2006120863A1 - 赤外線センサ - Google Patents

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WO2006120863A1
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optical filter
opening
infrared sensor
package
conductive adhesive
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Inventor
Koji Hayashi
Takeshi Takeda
Original Assignee
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 that senses infrared rays, and an infrared sensor with improved electromagnetic shielding properties.
  • an infrared sensor element 53 in which a light receiving electrode 61 is disposed on a pyroelectric element 62 is used as one of the conventional infrared sensors used in the detection of human bodies.
  • an infrared sensor with lead terminals housed in 55 is housed in 55.
  • this infrared sensor usually further includes a support base 63 for supporting the infrared sensor element 53, a support base 63, a substrate 64 on which necessary electrodes and circuits (not shown) are formed on the surface, and a bypass.
  • a capacitor 65, FET66, resistor 67, etc. are provided.
  • the input / output lead terminals 51 (51a, 51b) of this 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 lead.
  • the terminal 51 (51c) is electrically connected to the stem 52.
  • attachment structure attachment method of the optical filter to the metal case (cap) in the infrared sensor of this type
  • the optical filter 54 is disposed on the window 58 so that the outer surface of the optical filter 54 and the outer surface of the metal case 55 are flush with each other.
  • a mounting structure mounting method has been proposed in which the edge and the edge of the opening window 58 are bonded and fixed (see Patent Document 1).
  • the optical filter 54 is fitted into a part (opening window) 58 of the upper surface of the metal case 55, and the entire upper surface of the metal case 55 is Since it is not a light receiving surface, there is a problem that the infrared light receiving area (field of view) is narrowed.
  • a conductive inner peripheral heat transfer cover disposed on the inner peripheral portion of a conductive protector (package) 72!
  • the optical filter 71 is held on the shelf 73 formed on the flange member 75, the end face of the optical filter 71 is set to the inner peripheral face of the conductive inner peripheral heat transfer covering member 75, and the bottom face of the optical filter 71 is set to the inner conductive face.
  • the optical filter 71 is electrically connected to the conductive protector (package) 72 by bonding to the bottom surface of the shelf 73 formed on the circumferential heat transfer covering member 75 with the conductive adhesive 74, respectively.
  • An infrared sensor that improves the shielding performance has been proposed (see Patent Document 2).
  • Patent Document 2 the configuration of the infrared sensor disclosed in Patent Document 2 is intended to improve electromagnetic shielding properties and reduce the influence of ambient temperature changes on the infrared sensor element.
  • 9 Embodiment of Patent Document 2
  • a metal plate 81 to be a conductive inner peripheral heat transfer covering member 75
  • a shelf 73 is formed at a substantially central portion of each side.
  • the shelf 73 restricts the field of view of the optical filter 71 (FIG. 8), and the field of view as an infrared sensor cannot be secured with maximum efficiency. There is a problem.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 9-79902
  • Patent Document 2 JP-A-8-1507
  • the present invention solves the above-mentioned problems, is an infrared sensor that is small in size and can ensure a wide infrared light receiving region (field of view), and has high electromagnetic shielding properties and excellent electromagnetic wave resistance properties.
  • An object of the present invention is to provide an infrared sensor.
  • the infrared sensor of the present invention (Claim 1)
  • An optical filter configured to allow infrared rays of a predetermined wavelength to pass therethrough, wherein a planar shape of the package is disposed so as to cover a substantially square opening, and the infrared sensor element
  • An optical filter that simultaneously functions as a lid that seals the opening and a function of causing the optical element to receive infrared rays having a predetermined wavelength
  • infrared sensor comprising:
  • the optical filter disposed so as to cover the opening at the four corners of the opening having a substantially square planar shape is lower than the upper end of the inner peripheral wall of the opening.
  • a support portion is disposed to support the position;
  • a part of the surface side of the optical filter facing the support part enters the opening, and the optical filter is fixed to the package in a state of being supported by the support part.
  • the infrared sensor of claim 2 is the infrared sensor of claim 1, wherein the optical filter and the package are bonded and fixed via a conductive adhesive and electrically connected. It is characterized by that!
  • the infrared sensor of claim 3 is the infrared sensor of claim 1 or 2, wherein the package covers a metal package body and a main part of the metal package body. And the metal package body is exposed in a region connected to the optical filter via the conductive adhesive, and the optical filter and the package are exposed by the conductive adhesive. It is configured to be electrically connected to the main body.
  • the infrared sensor of claim 4 is the infrared sensor of any one of claims 1 to 3, wherein the opening peripheral region of the package is formed lower than an outer region of the opening peripheral region. And a holding recess for holding the conductive adhesive is formed in cooperation with the side end surface of the portion of the optical filter that protrudes from the upper end of the inner peripheral wall of the opening. It is characterized by that.
  • the infrared sensor of the present invention (Claim 1) is arranged so as to cover the infrared sensor element, the box-shaped knocker in which the infrared sensor element is housed, and the opening of the knocker.
  • An optical that simultaneously functions as a filter and as a lid for sealing an opening In an infrared sensor including a filter, an optical filter disposed so as to cover the opening is disposed at the four corners of the opening having a substantially square shape on the package, and the upper end of the inner peripheral wall of the opening.
  • a support portion that supports the optical filter is disposed at a lower position, and a part of the surface side facing the support portion of the optical filter enters the opening portion, and the optical filter is fixed to the package while being supported by the support portion. Therefore, the ratio of the area (area) where the field of view is blocked to the entire surface area of the optical filter can be made extremely low, effectively reducing the infrared light receiving area (field of view). It becomes possible to attach the optical filter to the package.
  • the support portions are provided at the four corner portions of the opening having a substantially rectangular planar shape, it is possible to reliably hold the optical filter and obtain a highly reliable infrared sensor.
  • the insulation covers the metal package body and the main part of the metal package body.
  • the metal package body is exposed in an area connected to the optical filter through the conductive adhesive, and the optical filter and the package body are electrically connected by the conductive adhesive.
  • an opening peripheral region of the package is formed lower than a region further outside the peripheral portion of the opening. If the holding recess that holds the conductive adhesive is formed in cooperation with the side end face of the portion of the optical filter that protrudes from the upper end of the inner peripheral wall of the opening, the holding is held in the holding recess.
  • the electrically conductive adhesive makes it possible to securely and electrically connect the optical filter and the package.
  • the conductive adhesive is held in the holding recess by an amount corresponding to the volume of the holding recess, excess conductive adhesive flows into the central region of the optical filter and the field of view is narrowed. Thus, it is possible to reliably prevent it, and it is possible to obtain an infrared sensor having desired characteristics.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing an infrared sensor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing a state in which an infrared sensor element is housed in a knocker in an infrared sensor that is useful in one embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a state in which an optical filter is attached to an opening of a package in an infrared sensor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is an enlarged view showing a main part of a cross section taken along line II of the infrared sensor of FIG.
  • FIG. 5 is an enlarged view showing a main part of a cross section taken along line II-II in FIG.
  • FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a conventional infrared sensor
  • FIG. 7 is a diagram showing a structure for attaching an optical filter to a package of a conventional infrared sensor.
  • FIG. 8 is a view showing a structure for attaching an optical filter to a package of another conventional infrared sensor.
  • FIG. 9 is a diagram showing a main part configuration of another conventional infrared sensor.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing an infrared sensor according to an embodiment (Embodiment 1) of the present invention
  • FIG. 2 is a view showing a state in which an infrared sensor element is accommodated
  • FIG. 3 is an opening of a package
  • Fig. 4 is a perspective view showing a state where the optical filter is attached to Fig. 4. It is a figure which expands and shows the principal part.
  • This infrared sensor has an infrared sensor element 1 and a box shape with one surface (upper surface side in Fig. 1) opened, and has an electrode 11 (and a wiring pattern, etc.) inside.
  • the external sensor element 1 is housed in the inside (sealed space) 32 and is disposed so as to cover the entire surface of the metal package 2 corresponding to the surface mounting and the opening 2a of the knock 2 and the infrared sensor.
  • the sensor element 1 receives infrared rays of a predetermined wavelength and the opening 2a of the knock 2 And an optical filter 3 that simultaneously functions as a lid for sealing.
  • 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.
  • the main part of the metal package main body 21 such as 42Ni, phosphor bronze, Shinchu Yuu, Yohaku iron, etc., which has a box shape and is substantially open on the upper surface, is insulated.
  • the structure formed by covering with the covering material 22 is used, and the planar shape of the opening 2a of the knocker 2 is rectangular.
  • a metal nozzle / cage main body 21 is provided in a region of the cage 2 that is connected to the optical filter 3 via the conductive adhesive 7 (FIGS. 3, 4, and 5).
  • the optical filter 3 and the package body 21 are electrically connected to each other by the conductive adhesive 7 and exposed.
  • the opening peripheral region 2b of the package 2 is formed lower than the outer region 2c of the opening peripheral region 2b, and the portion 3a of the optical filter 3 protruding from the upper end portion 9 of the inner peripheral wall of the opening 2a.
  • the holding recess 15 for holding the conductive adhesive 7 is formed in cooperation with the side end face 3b of the first side (FIG. 4).
  • a base 12 that supports the infrared sensor element 1 is disposed on the bottom surface of the knock 2, and the infrared sensor element 1 is configured to be supported on the base 12.
  • the field effect transistor 19 necessary for configuring the infrared sensor is disposed in the inside of the knock 2, and in addition, a bypass capacitor, a resistor having a high resistance value, etc. 1 or 2 is disposed integrally with the knocker 2, but the illustration except for the field effect transistor 19 is omitted in FIGS. 1 and 2.
  • the outer portion is insulated by an insulating material (not shown) so as not to be electrically connected to the socket 2 at a predetermined position of the metal package 2.
  • a connection terminal (external electrode) 5 is provided.
  • the infrared sensor element 1 disposed in the cage 2 is connected to the electrode, wiring pattern, and external It is configured to be electrically connected to the outside via a connection terminal (external electrode) 5.
  • the optical filter 3 disposed so as to cover the opening 2a is provided at the upper end of the inner peripheral wall of the opening 2a at the four corners 8 of the opening 2a having a substantially square planar shape of the package 2. Lower than the part 9! A support part 20 for supporting the position is provided.
  • the support part 20 is formed of the same material as the insulating coating material 22 that covers the main part of the metal package body 21.
  • the support portion 20 can be made of a material cover different from the insulating covering material 22.
  • an optical filter having a resistance of 1 M ⁇ Zcm or less and having a single crystal silicon force that transmits infrared rays of a predetermined wavelength is used. It has a rectangular planar shape substantially corresponding to the opening 2a on the upper surface.
  • FIG. 4 which is an enlarged view of the essential part of the infrared sensor of Fig. 3 taken along the line II, and the essential part of the cross section taken along line II-II of Fig. 3
  • FIG. 5 which is an enlarged view, the optical filter 3 is supported by the support portions 20 disposed at the four corner portions 8 of the opening portion 2a of the package 2 more than the upper end portion 9 of the inner peripheral wall of the opening portion 2a.
  • the conductive adhesive 7 supplied and held in the holding recess 15 allows the optical filter 3 (side end surface 3b) and the package 2 (opening peripheral area 2b and the exposed metal
  • an infrared sensor can be obtained in which the optical filter 3 and the package 2 are securely connected and fixed electrically and mechanically.
  • the optical filter 3 disposed so as to cover the opening 2a is disposed at the four corners 8 of the opening 2a of the package 2 and the inner peripheral wall of the opening 2a.
  • a support portion 20 that is supported at a position lower than the upper end portion 9 of the optical filter 3 is disposed, and a part (lower portion) 3c on the surface side facing the support portion 20 of the optical filter 3 enters the opening portion 2a. Since the optical filter 3 is fixed to the package 2 with the conductive adhesive 7 in a supported state, the ratio of the region where the visual field is blocked by the support portion 20 to the entire surface area of the optical filter 3 is extremely low. In effect, the optical filter 3 can be attached to the package 2 without reducing the infrared light receiving area (field of view).
  • the support portions 20 are provided at the four corner portions 8 of the opening portion 2a having a substantially square planar shape, it is possible to reliably hold the optical filter 3 and obtain an infrared sensor with high reliability.
  • the box-shaped structure formed by covering the main part of the metal package body 21 with the insulating covering material 22 is used as the knock 2, the box-shaped structure formed by covering the main part of the metal package body 21 with the insulating covering material 22 is used. While ensuring insulation, the optical filter 3 and the package 2 are reliably electrically connected, and a highly reliable ceramic electronic component having excellent electromagnetic shielding properties and insulation from the outside can be reliably obtained.
  • the opening peripheral region 2b of the knock 2 is formed lower than the region 2c further outside the opening peripheral region 2b, and the upper end 9 of the inner peripheral wall of the opening 2a of the optical filter 3 is formed. Since the holding recess 15 that holds the conductive adhesive 7 is formed in cooperation with the side end surface 3b of the protruding portion 3a, the optical adhesive film 7 is formed by the conductive adhesive 7 held in the holding recess 15. 3 and the package 2 can be securely connected electrically and mechanically.
  • the conductive adhesive 7 is held in the holding recess 15 by a corresponding amount of the volume of the holding recess 15, the excess conductive adhesive 7 flows into the central region of the optical filter 3 and the field of view. Can be surely prevented, and an infrared sensor having desired characteristics can be obtained.
  • the optical filter 3 uses an optical filter having a low resistance material (single crystal silicon) force as the optical filter 3.
  • the optical filter 3 has a low resistance on the surface of the filter base made of an insulating material.
  • An optical filter provided with a metal film made of Ge (germanium) by a method such as vapor deposition is used as the resistive material film, and the optical filter 3 is passed through the low-resistance material film with a conductive adhesive. It is also possible to configure the optical filter 3 and the package 2 to be electrically connected by bonding to each other.
  • the filter base material constituting the optical filter for example, materials having various materials that transmit infrared rays such as quartz, sapphire, barium fluoride, and spinel are used. It is possible.
  • the force described in the case where the infrared sensor element is a so-called dual-type pyroelectric infrared sensor element using a pyroelectric element is used as an example.
  • Single infrared type with no special restrictions on the type of element, or various infrared sensor elements such as thermopile and photodiode It is possible to apply the present invention to an infrared sensor using the above.
  • the force main part using a structure in which the main part of the metal package body 21 is covered with the insulating coating material 22 as the knock 2 is made of metal. Even in the case of using a package in which only necessary parts are covered with an insulating material, or a package in which a main part is formed of an insulating material and a conductive material is provided only in parts necessary for electrical connection.
  • the present invention can be applied.
  • the infrared sensor of the first embodiment since the infrared sensor of the first embodiment includes the electrode (and the wiring pattern) 11 in the inside of the knock 2, the number of electrodes and the wiring pattern to be formed on other members is reduced.
  • the product can be downsized and the number of parts can be reduced.
  • the knock 2 includes the base 12 that supports the infrared sensor element 1, a separate support member is not required, and the number of components and the size of the product can be reduced. Is possible.
  • the product can be downsized in this respect as well.
  • the present invention is not limited to the above-described Example 1 in other respects as well.
  • the specific configuration and shape of the package, the adhesive for bonding the optical filter and the package (conductivity) Various types of applications and modifications can be made within the scope of the invention with respect to the type of the adhesive).
  • an infrared sensor that is small in size and can secure a wide infrared light receiving region (field of view) without requiring a complicated structure or a complicated manufacturing process. Can do.
  • the optical filter and the package can be securely joined, and the infrared sensor element force is excellent in electromagnetic shielding, housed in a sealed space formed by the optical filter and the package electrically connected to each other.
  • An infrared sensor can be obtained.
  • 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)を広く確保することが可能な赤外線センサ、および、電磁シールド性が高く耐電磁波特性にも優れた赤外線センサを提供する。  パッケージ2の、平面形状が略方形の開口部2aの4つのコーナ部8に、開口部2aを覆うように配設される光学フィルタ3を開口部2aの内周壁の上端部9よりも低い位置で支持する支持部20を配設し、光学フィルタ3の支持部20と対向する面側の一部3cを開口部2aに入り込ませて支持部20に支持させた状態で、光学フィルタ3をパッケージ2に固定する。  光学フィルタ3とパッケージ2とを導電性接着剤7を介して接合固定し、電気的に接続する。  パッケージ3の開口部周辺領域2bを、その外側領域2cよりも低く形成し、光学フィルタ3の、開口部2aの内周壁の上端部9より突出した部分の側端面3bと共働して、導電性接着剤7を保持する保持凹部15が形成されるようにする。

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の広い赤 外線センサ、および、電磁シールド性を向上させ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、図 6 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、通常、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。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。
[0003] そして、このようなタイプの赤外線センサにおける、光学フィルタの金属製ケース(キ ヤップ)への取り付け構造 (取り付け方法)としては、例えば、図 7に示すように、金属 製ケース 55の開口窓 58に、光学フィルタ 54を、該光学フィルタ 54の外表面と、金属 製ケース 55の外表面とが面一状態になるように配置し、導電性接着剤 57により、光 学フィルタ 54の端縁と開口窓 58の端縁を接着、固定するようにした取り付け構造 (取 り付け方法)が提案されて 、る (特許文献 1参照)。
[0004] し力しながら、上記特許文献 1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(開口窓) 58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。 [0005] また、さらに他の赤外線センサとして、図 8に示すように、導電性保護体 (パッケージ ) 72の内周部に配設された導電性の内周伝熱覆!ヽ部材 75に形成した棚部 73に光 学フィルタ 71を保持させ、光学フィルタ 71の端面を導電性の内周伝熱覆い部材 75 の内周面に、光学フィルタ 71の底面を導電性の内周伝熱覆い部材 75に形成された 棚部 73の底面に、それぞれ導電性接着剤 74により接合することにより、光学フィルタ 71を導電性保護体 (パッケージ) 72に電気的に接続して、電磁シールド性を向上さ せるようにした赤外線センサが提案されて 、る(特許文献 2参照)。
[0006] しカゝしながら、特許文献 2の赤外線センサの構成は、電磁シールド性を向上させる こと、周囲温度の変化の赤外線センサ素子への影響を少なくすることを意図するもの であり、図 9 (特許文献 2の実施例)に示されているように、導電性の内周伝熱覆い部 材 75となる金属板 81を曲げ加工することにより各辺の略中央部に棚部 73が形成さ れた構造の場合、光学フィルタ 71 (図 8)の視野をこの棚部 73が規制することになり、 赤外線センサとしての視野を最大限の効率で確保することができな 、と 、う問題点が ある。
特許文献 1:特開平 9 - 79902号公報
特許文献 2:特開平 8 - 15007号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0007] 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)を 広く確保することが可能な赤外線センサ、および、電磁シールド性が高く耐電磁波特 性にも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
[0008] 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、
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つの略方形の面が開口した箱形の形状を有するノ ッケージと、
所定の波長の赤外線を通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 ッケージの平面形状が略方形の開口部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
を具備する赤外線センサにおいて、
前記パッケージの、平面形状が略方形の前記開口部の 4つのコーナ部に、前記開 口部を覆うように配設される前記光学フィルタを前記開口部の内周壁の上端部よりも 低!、位置で支持する支持部が配設され、
前記光学フィルタの前記支持部と対向する面側の一部が前記開口部に入り込み、 前記支持部に支持された状態で、前記光学フィルタが前記パッケージに固定されて 、ること
を特徴としている。
[0009] また、請求項 2の赤外線センサは、請求項 1の赤外線センサにおいて、前記光学フ ィルタと前記パッケージとが導電性接着剤を介して接合固定され、かつ、電気的に接 続されて!、ることを特徴として!/、る。
[0010] また、請求項 3の赤外線センサは、請求項 1または 2の赤外線センサにおいて、前 記パッケージが、金属製のパッケージ本体と、前記金属製のパッケージ本体の主要 部を被覆する絶縁性被覆材とを備え、かつ、前記導電性接着剤を介して前記光学フ ィルタと接続される領域に前記金属製のパッケージ本体が露出しており、前記導電 性接着剤により、前記光学フィルタと前記パッケージ本体とが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。
[0011] また、請求項 4の赤外線センサは、請求項 1〜3のいずれかの赤外線センサにおい て、前記パッケージの前記開口部周辺領域は、該開口部周辺領域の外側領域よりも 低く形成されており、前記光学フィルタの、前記開口部の内周壁の上端部より突出し た部分の側端面と共働して、導電性接着剤を保持する保持凹部が形成されるように 構成されて 、ることを特徴として 、る。
発明の効果
[0012] 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箱形のノ ッケージと、ノ ッケージの開口部を覆うように配設され た、フィルタとしての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 フィルタとを具備する赤外線センサにおいて、パッケージの、平面形状が略方形の開 口部の 4つのコーナ部に、開口部を覆うように配設される光学フィルタを、開口部の 内周壁の上端部よりも低い位置で支持する支持部を配設するとともに、光学フィルタ の支持部と対向する面側の一部が開口部に入り込み、支持部に支持された状態で、 光学フィルタをパッケージに固定するようにして!/、るので、光学フィルタの表面面積全 体に対する、視野が遮られる領域 (面積)の比率を極めて低くすることが可能になり、 事実上、赤外線受光領域 (視野)を狭くすることなぐ光学フィルタをパッケージに取り 付けることが可能になる。
[0013] また、平面形状が略方形の開口部の 4つのコーナ部に支持部を設けているので、 光学フィルタを確実に保持して信頼性の高い赤外線センサを得ることが可能になる。
[0014] また、請求項 2の赤外線センサのように、請求項 1の赤外線センサにおいて、光学 フィルタとパッケージとを導電性接着剤を介して接合させるようにした場合、光学フィ ルタとパッケージの電気的な接続と、機械的な接合固定とを同時にし力も確実に行う ことが可能になり、本願発明をより実効あらしめることが可能になる。
[0015] また、請求項 3の赤外線センサのように、請求項 1または 2の赤外線センサにおいて 、ノ ッケージを、金属製のパッケージ本体と、金属製のパッケージ本体の主要部を被 覆する絶縁性被覆材とを備え、かつ、導電性接着剤を介して光学フィルタと接続され る領域に金属製のパッケージ本体が露出した構成とし、導電性接着剤により、光学フ ィルタとパッケージ本体とを電気的に接続するようにした場合、外部との絶縁性を確 保しつつ、光学フィルタとパッケージが電気的に接続された、電磁シールド性や外部 との絶縁性に優れた信頼性の高いセラミック電子部品を確実に得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可能になる。
[0016] また、請求項 4の赤外線センサのように、請求項 1〜3のいずれかの赤外線センサ において、パッケージの開口部周辺領域を、該開口部周辺領域のさらに外側の領域 よりも低く形成し、光学フィルタの、開口部の内周壁の上端部より突出した部分の側 端面と共働して、導電性接着剤を保持する保持凹部が形成されるようにした場合、保 持凹部に保持される導電性接着剤により光学フィルタとパッケージとを電気的、機械 的に確実に接続することが可能になる。 また、導電性接着剤が保持凹部の容積の対応する量だけ、該保持凹部内に保持さ れるため、過剰の導電性接着剤が光学フィルタの中央領域にまで流れ込んで、視野 が狭くなることを確実に防止することが可能になり、所望の特性を備えた赤外線セン サを得ることが可能になる。
図面の簡単な説明
[図 1]本願発明の一実施例にカゝかる赤外線センサを示す分解斜視図である。
[図 2]本願発明の一実施例に力かる赤外線センサにおいて、ノ ッケージ内に赤外線 センサ素子を収容した状態を示す図である。
[図 3]本願発明の一実施例に力かる赤外線センサにおいて、パッケージの開口部に 光学フィルタを取り付けた状態を示す斜視図である。
[図 4]図 3の赤外線センサの I—I線による断面の要部を拡大して示す図である。
[図 5]図 3の II— II線による断面の要部を拡大して示す図である。
[図 6]従来の赤外線センサの構成を示す図である
[図 7]従来の赤外線センサの、パッケージへの光学フィルタの取り付け構造を示す図 である。
[図 8]従来の他の赤外線センサの、パッケージへの光学フィルタの取り付け構造を示 す図である。
[図 9]従来の他の赤外線センサの要部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 開口部周辺領域
2c 開口部周辺領域の外側領域
3 光学フィルタ
3a 光学フィルタの開口部の内周壁の上端部より突出した部分
3b 光学フィルタの開口部の内周壁の上端部より突出した部分の側端面 3c 光学フィルタの支持部と対向する面側の一部(下部)
5 外部接続端子 (外部電極)
7 導電性接着剤
8 コーナ部
9 開口部の内周壁の上端部
10a, 10b 電極(受光電極)
11 電極
12 ベース
15 保持凹部
19 電界効果型トランジスタ
20 支持部
21 パッケージ本体
22 絶縁性被覆材
32 内部(封止空間)
発明を実施するための最良の形態
[0019] 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
[0020] 図 1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示す分解斜視図、 図 2は赤外線センサ素子を収容した状態を示す図、図 3はパッケージの開口部に光 学フィルタを取り付けた状態を示す斜視図、図 4は図 3の赤外線センサの I I線によ る断面の要部を拡大して示す図、図 5は図 3の II II線による断面の要部を拡大して 示す図である。
[0021] この赤外線センサは、赤外線センサ素子 1と、 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、内部に電極 11 (や配線パターンなど)を備え、赤外 線センサ素子 1がその内部(封止空間) 32に収納される、表面実装に対応した金属 製のパッケージ 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。
[0022] 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。
[0023] ノ¾ /ケージ 2としては、箱形で、上面の略全面が開口した、 42Ni、りん青銅、しんち ゆう、洋はぐ鉄などの金属製のパッケージ本体 21の主要部を、絶縁性被覆材 22に より被覆することにより形成された構造のものが用いられており、ノ ッケージ 2の開口 部 2aの平面形状は長方形とされて 、る。
[0024] なお、ノ ッケージ 2の、導電性接着剤 7 (図 3,図 4,図 5)を介して光学フィルタ 3と接 続される領域には、金属製のノ¾ /ケージ本体 21が露出しており、導電性接着剤 7に より、光学フィルタ 3とパッケージ本体 21とが電気的に接続されるように構成されて!ヽ る。
また、パッケージ 2の開口部周辺領域 2bは、該開口部周辺領域 2bの外側領域 2c よりも低く形成されており、光学フィルタ 3の、開口部 2aの内周壁の上端部 9より突出 した部分 3aの側端面 3bと共働して、導電性接着剤 7を保持する保持凹部 15が形成 されるように構成されて 、る(図 4)。
[0025] また、ノ ッケージ 2の底面には、赤外線センサ素子 1を支持するベース 12が配設さ れており、赤外線センサ素子 1はベース 12上に支持されるように構成されている。
[0026] なお、ノ 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、電界効果型 トランジスタ 19が配設されており、その他にも、バイパスコンデンサや高い抵抗値を有 する抵抗などが搭載されたり、ノ ッケージ 2と一体ィ匕して配設されたりしているが、図 1 および 2では、電界効果型トランジスタ 19以外は図示を省略している。
[0027] さらに、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、絶縁材(図示せず)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、ノ^ケージ 2内に配設された赤 外線センサ素子 1は、同じくパッケージ 2内に配設された電極や配線パターン、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。
[0028] そして、パッケージ 2の平面形状が略方形の開口部 2aの 4つのコーナ部 8には、開 口部 2aを覆うように配設される光学フィルタ 3を開口部 2aの内周壁の上端部 9よりも 低!、位置で支持する支持部 20が配設されて 、る。
なお、支持部 20は、金属製のパッケージ本体 21の主要部を被覆する絶縁性被覆 材 22と同じ材料により形成されている。ただし、支持部 20は、絶縁性被覆材 22とは 異なる材料カゝら構成することも可能である。
[0029] また、光学フィルタ 3としては、抵抗が 1M Ω Zcm以下で、所定の波長の赤外線を 通過させる単結晶シリコン力も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、ノ 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。
[0030] 上述のように構成された赤外線センサにおいては、図 3の赤外線センサの I—I線に よる断面の要部拡大図である図 4、および図 3の II II線による断面の要部拡大図で ある図 5に示すように、光学フィルタ 3が、パッケージ 2の開口部 2aの 4つのコーナ部 8 に配設された支持部 20により、開口部 2aの内周壁の上端部 9よりも低い位置で支持 されるととも〖こ、保持凹部 15に供給保持された導電性接着剤 7により、光学フィルタ 3 (の側端面 3b)とパッケージ 2 (の開口部周辺領域 2bおよび露出した金属製のパッケ ージ本体 21)とが強固に接続されており、光学フィルタ 3とパッケージ 2が、電気的、 機械的に確実に接続固定された赤外線センサを得ることができる。
[0031] すなわち、本願発明の赤外線センサにおいては、パッケージ 2の開口部 2aの 4つの コーナ部 8に、開口部 2aを覆うように配設される光学フィルタ 3を、開口部 2aの内周 壁の上端部 9よりも低 、位置で支持する支持部 20を配設し、光学フィルタ 3の支持部 20と対向する面側の一部(下部) 3cが開口部 2aに入り込み、支持部 20に支持され た状態で、光学フィルタ 3をパッケージ 2に導電性接着剤 7により固定するようにして いるので、光学フィルタ 3の表面面積全体に対する、支持部 20によって視野が遮ら れる領域の比率を極めて低くすることが可能になり、事実上、赤外線受光領域 (視野 )を狭くすることなぐ光学フィルタ 3をパッケージ 2に取り付けることができる。
[0032] また、平面形状が略方形の開口部 2aの 4つのコーナ部 8に支持部 20を設けている ので、光学フィルタ 3を確実に保持して信頼性の高 、赤外線センサを得ることができ る。
[0033] また、ノ ッケージ 2として、箱形で、金属製のパッケージ本体 21の主要部を、絶縁 性被覆材 22により被覆することにより形成された構造のものを用いているので、外部 との絶縁性を確保しつつ、光学フィルタ 3とパッケージ 2が確実に電気的に接続され、 電磁シールド性や外部との絶縁性に優れた信頼性の高いセラミック電子部品を確実 に得ることができる。
[0034] また、ノ ッケージ 2の開口部周辺領域 2bを、該開口部周辺領域 2bのさらに外側の 領域 2cよりも低く形成し、光学フィルタ 3の、開口部 2aの内周壁の上端部 9より突出し た部分 3aの側端面 3bと共働して、導電性接着剤 7を保持する保持凹部 15が形成さ れるようにしているので、保持凹部 15に保持される導電性接着剤 7により光学フィル タ 3とパッケージ 2とを電気的、機械的に確実に接続することが可能になる。
また、導電性接着剤 7が保持凹部 15の容積の対応する量だけ、保持凹部 15内に 保持されるため、過剰の導電性接着剤 7が光学フィルタ 3の中央領域にまで流れ込 んで、視野が狭くなることを確実に防止することが可能になり、所望の特性を備えた 赤外線センサを得ることができる。
[0035] なお、この実施例 1では光学フィルタ 3として、低抵抗材料 (単結晶シリコン)力もな る光学フィルタを用いている力 光学フィルタ 3としては、絶縁材料からなるフィルタ基 材の表面に低抵抗材料の被膜として Ge (ゲルマニウム)からなる金属被膜を蒸着な どの方法により付与した光学フィルタを用い、光学フィルタ 3を低抵抗材料の被膜を 介して、導電性接着剤により金属製のノ ッケージ 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。
[0036] また、光学フィルタを構成するフィルタ基材としては、単結晶シリコン以外にも、例え ば、石英やサファイア、フッ化バリウム、スピネルなどの赤外線を通過させる種々の材 料力 なるものを用いることが可能である。
[0037] また、上記実施例 1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イプゃク 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。
[0038] なお、上記実施例 1では、ノ ッケージ 2として、金属製のパッケージ本体 21の主要 部を、絶縁性被覆材 22により被覆した構造のものを用いている力 主要部が金属製 で、必要な部分のみが絶縁材料により被覆された構成のパッケージや、主要部が絶 縁材料から形成され、電気的接続に必要な部分にのみ導電性材料が配設されたパ ッケージを用いる場合にも本願発明を適用することが可能である。
[0039] また、この実施例 1の赤外線センサは、ノ ッケージ 2の内部に電極 (や配線パターン など) 11を備えていることから、他の部材に形成すべき電極や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できる。
[0040] さらに、ノ ッケージ 2が、赤外線センサ素子 1を支持するベース 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。
[0041] 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に限定されるもので はなぐパッケージの具体的な構成や形状、光学フィルタとパッケージを接合するた めの接着剤 (導電性接着剤)の種類などに関し、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
[0042] 上述のように本願発明によれば、複雑な構造や、複雑な製造工程を必要とせずに 、小型で、赤外線受光領域 (視野)を広く確保することが可能な赤外線センサを得る ことができる。
また、光学フィルタとパッケージを確実に接合することが可能で、赤外線センサ素子 力 互いに電気的に接続された光学フィルタとパッケージとから形成される封止空間 内に収納された、電磁シールド性に優れた赤外線センサを得ることができる。
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、
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つの略方形の面が開口した箱形の形状を有するノ ッケージと、
所定の波長の赤外線を通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 ッケージの平面形状が略方形の開口部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
を具備する赤外線センサにおいて、
前記パッケージの、平面形状が略方形の前記開口部の 4つのコーナ部に、前記開 口部を覆うように配設される前記光学フィルタを前記開口部の内周壁の上端部よりも 低!、位置で支持する支持部が配設され、
前記光学フィルタの前記支持部と対向する面側の一部が前記開口部に入り込み、 前記支持部に支持された状態で、前記光学フィルタが前記パッケージに固定されて 、ること
を特徴とする赤外線センサ。
[2] 前記光学フィルタと前記パッケージとが導電性接着剤を介して接合固定され、かつ 、電気的に接続されていることを特徴とする請求項 1記載の赤外線センサ。
[3] 前記パッケージが、金属製のパッケージ本体と、前記金属製のパッケージ本体の 主要部を被覆する絶縁性被覆材とを備え、かつ、前記導電性接着剤を介して前記光 学フィルタと接続される領域に前記金属製のパッケージ本体が露出しており、前記導 電性接着剤により、前記光学フィルタと前記パッケージ本体とが電気的に接続される ように構成されて 、ることを特徴とする請求項 1または 2記載の赤外線センサ。
[4] 前記パッケージの前記開口部周辺領域は、該開口部周辺領域の外側領域よりも低 く形成されており、前記光学フィルタの、前記開口部の内周壁の上端部より突出した 部分の側端面と共働して、導電性接着剤を保持する保持凹部が形成されるように構 成されていることを特徴とする請求項 1〜3のいずれかに記載の赤外線センサ。
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