WO2017204030A1 - デバイス - Google Patents

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WO2017204030A1
WO2017204030A1 PCT/JP2017/018314 JP2017018314W WO2017204030A1 WO 2017204030 A1 WO2017204030 A1 WO 2017204030A1 JP 2017018314 W JP2017018314 W JP 2017018314W WO 2017204030 A1 WO2017204030 A1 WO 2017204030A1
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WO
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reflector
light receiving
substrate
receiving element
optical member
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PCT/JP2017/018314
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English (en)
French (fr)
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正彦 大林
境　浩司
良介 飯井
慎一 岸本
松浦　昭
Original Assignee
パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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Publication date
Application filed by パナソニックＩｐマネジメント株式会社 filed Critical パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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Priority to JP2018519202A priority patent/JPWO2017204030A1/ja
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
    • G01N21/3504—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for analysing gases, e.g. multi-gas analysis
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G01N21/03—Cuvette constructions
    • G01N21/0303—Optical path conditioning in cuvettes, e.g. windows; adapted optical elements or systems; path modifying or adjustment
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/314—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry with comparison of measurements at specific and non-specific wavelengths
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/55—Specular reflectivity
    • G01N21/552—Attenuated total reflection

Definitions

  • the present disclosure relates to a device such as a fluid component detection device that detects the concentration of a fluid component by using absorption characteristics of light such as infrared rays.
  • Patent Document 1 and Patent Document 2 as a device for detecting the concentration of fluid, the light emitted from the light emitting element is received by the light receiving element, and the concentration of the fluid is detected by the light transmittance at that time. Sensors are known.
  • the present disclosure is intended to solve the above-described problems, to provide a device that can be manufactured by a simple process with reduced influence of noise.
  • a device of the present disclosure includes a light emitting element, a light receiving element, an electronic component that processes a signal output from the light receiving element, an optical member that covers the light emitting element and the light receiving element, and a lower surface of the optical member.
  • a reflector having a first opening facing the light emitting element and a second opening facing the light receiving element, and the light emitting element, the light receiving element, the reflector, the electronic component, and the optical member.
  • the present disclosure can reduce noise generated in the electronic component because the reflector has a shielding effect.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a device according to a first embodiment of the present disclosure.
  • Perspective view of the device Top view of the device IV-IV sectional view of the device An exploded perspective view of a device concerning a 2nd embodiment of this indication.
  • Perspective view of the device Top view of the device VIII-VIII sectional view of the device An exploded perspective view of a device concerning a 3rd embodiment of this indication.
  • Perspective view of the device Top view of the device XII-XII line cross section of the device An exploded perspective view of a device concerning a 4th embodiment of this indication.
  • Perspective view of the device Top view of the device XVI-XVI line cross section of the device An exploded perspective view of a device concerning a 5th embodiment of this indication.
  • Perspective view of the device Side view of the device Top view of the device XXI-XXI line cross section of the device
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of the device 1 according to the first embodiment
  • FIG. 2 is a perspective view of the device 1
  • FIG. 3 is a top view of the device 1
  • FIG. 4 is a sectional view taken along the line IV-IV of the device 1.
  • the device 1 includes a substrate 2, an electronic component 3 provided on the substrate 2, a support 5 provided so as to surround the electronic component 3 and having an upper surface 4, and a support 5, a light emitting element 6 provided on 5, a light receiving element 7, a reflector 8 provided on the upper surface 4 of the support 5, and an optical member 10 provided on the upper surface 9 of the reflector 8. Yes.
  • the device 1 further includes an optical filter 12 disposed on an optical path 11 that guides infrared rays from the light emitting element 6 to the light receiving element 7 side, and transmits the infrared rays in a predetermined wavelength band. .
  • a protrusion 13 is provided on the support 5, and an insertion hole 14 is provided in each of the substrate 2, the reflector 8, and the optical member 10.
  • a protrusion 13 is inserted into the insertion hole 14 of the substrate 2, the reflector 8, and the optical member 10 and fixed by solder (not shown).
  • the protrusion 13 enables positioning of the substrate 2, the reflector 8, the optical member 10 and the support 5.
  • the protrusion 13 has a hemispherical tip and is formed in a cylindrical shape as a whole.
  • the protrusions 13 are arranged via the light emitting element 6 in plan view. Two protrusions 13 are provided on one end side of the support 5 and one on the other end side.
  • the support 5 may be provided with the protrusion 13, the support 5 may be provided with an insertion hole 14, and the pin may be fixed by being inserted into the insertion hole 14 of each member.
  • the light emitting element 6 is provided on one end side of the optical member 10 in plan view, and the light receiving element 7 is provided on the other end side opposite to the one end side of the optical member 10.
  • a first opening 15 is provided immediately above the light emitting element 6, and a second opening 16 is provided immediately above the light receiving element 7.
  • the first opening 15 may be provided not only directly above the light emitting element 6 but also facing the light emitting element 6.
  • the second opening 16 may be provided not only directly above the light receiving element 7 but also facing the light receiving element 7.
  • the substrate 2 is configured by using a rectangular flat glass epoxy resin substrate, and has a conductor pattern wiring on the surface of the substrate 2.
  • a plurality of electronic components 3 are mounted on the surface of the substrate 2.
  • the electronic component 3 is electrically connected to the wiring by solder (not shown).
  • the electronic component 3 uses a wiring formed on the substrate 2 to electrically connect the plurality of electronic components 3 to each other.
  • the plurality of electronic components 3 constitute a signal processing circuit unit 17.
  • the signal processing circuit unit 17 is configured to control the light emitting element 6 to emit infrared rays.
  • the signal processing circuit unit 17 is configured to perform signal processing on a signal output from the light receiving element 7 that has received infrared rays.
  • the signal processing circuit unit 17 performs signal processing such as amplification of a signal output from the light receiving element 7, waveform shaping, signal sampling, signal A / D conversion, and the like. Further, the signal processing circuit unit 17 performs signal processing such as signal calculation processing, signal correction processing, and determination processing for determining that the gas to be detected has the above concentration.
  • a support body 5 which is a synthetic resin molded body and whose outer shape is configured in a rectangular frame shape, is disposed, and a signal processing circuit unit 17 is disposed in an opening of the support body 5.
  • the device 1 can reduce the size of the entire device 1 by disposing the electronic component 3 constituting the signal processing circuit unit 17 in the opening of the frame-shaped support 5.
  • the substrate 2 is not limited to the glass epoxy resin substrate, and for example, a ceramic multilayer substrate may be used.
  • the support 5 has the surface of the substrate 2 exposed in the opening.
  • the support 5 includes a first recess 18 at one end on the surface side of the support 5.
  • the support 5 has the light emitting element 6 mounted on the inner bottom surface of the first recess 18.
  • the light emitting element 6 is mounted on the inner bottom surface of the first recess 18 by a die bond material (not shown).
  • the device 1 electrically connects the light emitting element 6 and the wiring side provided on the surface of the substrate 2 by wire bonding metal wires.
  • the light emitting element 6 uses a light emitting diode capable of emitting infrared rays. A semiconductor bare chip is used for the light emitting diode.
  • the light emitting element 6 emits infrared light having a wavelength that is easily absorbed by the gas to be detected.
  • the gas to be detected can be, for example, carbon monoxide, carbon dioxide, methane, nitrogen oxide, or the like.
  • the device 1 electrically connects the wiring provided on the surface of the substrate 2 and the light receiving element 7 by wire bonding of a metal wire (not shown).
  • the light receiving element 7 uses an infrared sensor capable of receiving infrared rays.
  • the infrared sensor is composed of a pyroelectric element.
  • the infrared sensor is a semiconductor bare chip.
  • the support 5 supports the light emitting element 6 and the light receiving element 7 on the position surface side with a predetermined interval.
  • the light emitting diode is not limited to a bare chip, but may be a chip size package.
  • the light receiving element 7 is not limited to a semiconductor bare chip, and may be a chip size package.
  • the light receiving element 7 may be, for example, a pyroelectric element or a photodiode chip. However, the size of the entire device 1 can be reduced by using bare chips for both the light emitting element 6 and the light receiving element 7.
  • the support 5 includes a step 20 on the inner wall facing the second recess 19.
  • the optical filter 12 is disposed on the pair of step portions 20 so as to cover the light receiving element 7.
  • the stepped portion 20 has a depth in the thickness direction of the support 5 that is substantially equal to the thickness of the optical filter 12.
  • the optical filter 12 constitutes a band-pass filter that includes a predetermined wavelength band in a transmission region among wavelengths of infrared rays emitted from the light emitting element 6.
  • the device 1 of the present embodiment includes a pair of second recesses 19 at the other end on the upper surface 4 side of the support 5.
  • the support 5 has a light receiving element 7 mounted on each inner bottom surface of each second recess 19.
  • an optical filter 12 is arranged for each light receiving element 7 so as to cover a pair of light receiving elements 7 (hereinafter also referred to as a first light receiving element 21 and a second light receiving element 22).
  • the device 1 includes a first optical filter 23 in which one of the optical filters 12 provided in each light receiving element 7 includes an infrared wavelength range absorbed by a gas to be detected in a transmission range. It is composed.
  • the other optical filter 12 does not include the infrared wavelength range absorbed by the gas to be detected in the transmission range, and the infrared light absorbed by the gas.
  • the second optical filter 24 including the vicinity of the wavelength region in the transmission region is configured.
  • the reflector 8 is placed on the upper surface 4 side of the support 5.
  • the reflector 8 is formed of a rectangular flat plate material made of a metal material.
  • the reflector 8 makes the surface of the reflector 8 a smooth surface capable of reflecting infrared rays.
  • the reflector 8 is integrally provided with a rectangular main portion 25 and a protruding portion 26 that is smaller than the main portion 25 and protrudes outward from both end sides of the main portion 25.
  • the reflector 8 includes a first opening 15 that can transmit infrared rays from the light emitting element 6 at one end of the main portion 25.
  • the reflector 8 includes a pair of insertion holes 14 at one end of the main portion 25.
  • the reflector 8 includes a second opening 16 through which the infrared light that can be received by the light receiving element 7 is transmitted at the other end of the main portion 25.
  • the reflector 8 includes the insertion hole 14 in the protruding portion 26 at the other end.
  • the reflector 8 closes the opening of the frame-like support 5.
  • the reflector 8 covers the opening of the frame-like support 5.
  • the optical member 10 is a resin-formed product formed of a synthetic resin molded body having an inner peripheral surface 27 and an outer peripheral surface 28, and covers the upper surface 4 of the support 5 on which the reflector 8 is placed.
  • the optical member 10 is gold-plated to form a metal portion 29 on the entire inner peripheral surface 27 and outer peripheral surface 28 of the optical member 10.
  • the light emitting element 6 and the light receiving element 7 are covered by the inner peripheral surface 27 of the optical member 10.
  • the optical member 10 is formed in a rectangular parallelepiped shape whose outer diameter is substantially equal to that of the support 5 in plan view.
  • the optical member 10 is provided with a recess that is open on the support 5 side and in which an inner peripheral surface 27 is formed.
  • the recess of the optical member 10 constitutes the optical path 11 into which the gas to be detected can be introduced.
  • a first reflecting mirror 30, a second reflecting mirror 31, and a third reflecting mirror 32 are formed on the inner peripheral surface 27 by a metal portion 29.
  • the first reflecting mirror 30 is provided on one end side of the optical member 10, and light emitted from the light emitting element 6 is reflected by the first reflecting mirror 30.
  • the second reflecting mirror 31 is provided on the other end side, and the light reflected by the first reflecting mirror 30 is reflected by the second reflecting mirror 31 toward the light receiving element 7.
  • a third reflecting mirror 32 is provided between the first reflecting mirror 30 and the second reflecting mirror 31, and the light reflected by the first reflecting mirror 30 is reflected in a direction parallel to the upper surface 4 of the substrate 2.
  • the missing light is reflected by the third reflecting mirror 32 and guided to the second reflecting mirror 31.
  • the first reflecting mirror 30 and the second reflecting mirror 31 are configured to have a radiation surface shape, and are configured so that light is easily collected on the light receiving element 7.
  • the third reflecting mirror 32 is formed in parallel with the upper surface 4 of the substrate 2. Since the support 5 and the optical member 10 can be aligned by the protrusion 13, the light emitting element 6 can be positioned and disposed at the focal position on the reflection surface of the first reflecting mirror 30. Further, the light receiving element 7 can be positioned and arranged at the focal position on the reflecting surface of the second reflecting mirror 31. In addition, although it was set as the resin formation goods comprised by the molded object of the synthetic resin in the optical member 10, you may form the optical member 10 with metal material itself.
  • the metal portion 29 is provided on the entire inner peripheral surface 27 and outer peripheral surface 28 of the optical member 10, the metal portion 29 may be provided only on the inner peripheral surface 27.
  • gold plating can be performed with a small amount of metal material, and the cost of the device 1 can be reduced.
  • a step of gold plating only on the inner peripheral surface 27 may be performed, or the optical member 10 may be made of materials on the inner peripheral surface 27 side and the outer peripheral surface 28 side.
  • the optical member 10 on the inner peripheral surface 27 side may be made of a material that can be easily gold-plated, and the optical member 10 on the outer peripheral surface 28 side may be made of a material that is difficult to be gold-plated.
  • the inner peripheral surface 27 side of the optical member 10 is formed of ABS resin and the outer peripheral surface 28 side is made of polycarbonate, only the inner peripheral surface 27 can be plated with gold.
  • the polycarbonate is flame retardant, whereas the ABS resin is highly flammable. Therefore, the flame resistance of the optical member 10 can be improved as compared with the case where the entire optical member 10 is formed of the ABS resin.
  • the optical member 10 includes a rectangular air hole 33 penetrating in the thickness direction of the optical member 10.
  • the optical member 10 can introduce a detection target gas into the space through the vent hole 33.
  • the optical member 10 is provided with a dustproof filter 34 in the housing recess 35 of the optical member 10 so as to cover the vent hole 33 of the optical member 10.
  • the dustproof filter 34 suppresses foreign matters such as dust from entering the vent hole 33.
  • the dust filter 34 is fixed to the housing recess 35 with an adhesive (not shown).
  • the device 1 introduces outside air into the space surrounded by the optical member 10 and the reflector 8 through the vent hole 33.
  • the amount of infrared rays transmitted through the first optical filter 23 and received by the first light receiving element 21 decreases according to the concentration of the gas to be detected. If the concentration of the gas to be detected is low, the device 1 has an infrared ray amount received by the first light receiving element 21 close to the infrared ray amount emitted from the light emitting element 6, and if the concentration of the gas to be detected is high, The amount of infrared rays received by the first light receiving element 21 becomes smaller. In the device 1, the amount of infrared light transmitted through the second optical filter 24 and received by the second light receiving element 22 does not vary depending on the concentration of the gas to be detected.
  • the signal processing circuit unit 17 processes the output signal of the light receiving element 7 according to the amount of received infrared light.
  • the device 1 can detect the concentration of the gas component to be detected in the space surrounded by the optical member 10 and the reflector 8.
  • the signal processing circuit unit 17 calculates the concentration of the gas to be detected based on the difference between the output signal levels of the pair of light receiving elements 7.
  • the signal processing circuit unit 17 takes the difference between the output signal levels of the first light receiving element 21 and the second light receiving element 22 and calculates the concentration of the detection target gas based on the difference.
  • the device 1 detects the gas concentration by offsetting the fluctuations in the output signal level of each of the light receiving elements 7 based on the difference between the output signal levels in the first light receiving element 21 and the second light receiving element 22. It is possible to suppress a decrease in detection accuracy.
  • the signal processing circuit unit 17 calculates the gas concentration based only on the output signal level of one light receiving element 7, the output signal level of the light receiving element 7 fluctuates due to some disturbance factor, and the gas concentration is reduced. There is a possibility that the detection accuracy to be detected is lowered.
  • the signal processing circuit unit 17 calculates the concentration of the gas to be detected based on the difference between the output signal levels of the pair of light receiving elements 7, the output signal level of each light receiving element 7 is calculated. It is possible to suppress a decrease in detection accuracy for detecting the gas concentration by offsetting the fluctuation.
  • the optical filter 12 is capable of transmitting infrared rays in a predetermined wavelength band.
  • the optical filter 12 constitutes a band-pass filter that includes a wavelength band including an infrared wavelength emitted from the light emitting element 6 in a transmission region.
  • an interference filter formed by a multilayer structure of dielectric films can be used.
  • the optical filter 12 can use a semiconductor material such as Ge or Si or a methacrylic resin as a base material of the optical filter 12.
  • the optical filter 12 can be disposed on the step portion 20 of the support 5.
  • the optical filter 12 may be fixed on the step portion 20 of the support 5 by a bonding material (not shown).
  • the optical filter 12 may be fixed to the reflector 8 with a bonding material.
  • the optical filter 12 may be attached to the light receiving element 7 with a bonding material.
  • a bonding material for example, a low melting point glass, a low melting point alloy, a resin material, or the like can be used.
  • the optical filter 12 may be provided on the optical member 10 between the first reflecting mirror 30 and the second reflecting mirror 31. That is, the optical filter 12 only needs to be disposed on the optical path 11 that guides infrared rays from the light emitting element 6 to the light receiving element 7 side.
  • the support 5 is formed of a conductive material such as a metal material.
  • the protrusion 13 of the support 5 is inserted into the insertion hole 14 of the reflector 8 and is electrically connected by an adhesive conductive material.
  • the support 5 is electrically connected to the ground 36 of the substrate 2 by an adhesive conductive material.
  • the reflector 8 is electrically connected to the ground 36 of the substrate 2.
  • the support body 5 is formed with a conductive member and the support body 5 has a shielding effect, the influence of noise on the electronic component 3 can be further reduced.
  • the optical member 10 is electrically connected to the ground 36 of the substrate 2 via the reflector 8.
  • the reflector 8 can be electrically connected to the ground 36 of the substrate 2 without providing a separate portion for directly connecting the optical member 10 to the ground 36 of the substrate 2.
  • the optical member 10 can be reduced in size as compared with the structure in which the conventional optical member 10 is directly connected to the ground 36 of the substrate 2, and the amount of gold used for gold plating the optical member 10 is reduced. I can do it.
  • the optical member 10 since the optical member 10 is downsized, the amount of resin used when forming the optical member 10 can be reduced. Further, since there is no need to provide an extra portion for connecting to the ground 36 of the substrate 2 in the optical member 10, the optical member 10 can be easily molded.
  • FIG. 5 is an exploded perspective view of the device 41 of the second embodiment
  • FIG. 6 is a perspective view of the device 41
  • FIG. 7 is a top view of the device 41
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of the device 41 taken along line VIII-VIII.
  • the device 41 of the second embodiment is provided on the substrate 2, the electronic component 3 provided on the substrate 2, the support 5 provided so as to surround the electronic component 3, and the upper surface 4.
  • the device 41 further includes an optical filter 12 disposed on an optical path 11 that guides infrared rays from the light emitting element 6 to the light receiving element 7 side, and transmits the infrared rays in a predetermined wavelength band. .
  • the support body 5 of the device 41 is a resin molded product made of a synthetic resin molded body. Conductive pins 42 are insert-molded on the support 5, and the pins 42 are formed integrally with the support 5. Since the reflector 8 is electrically connected to the ground 36 of the substrate 2 via pins and the reflector 8 has a shielding effect, the influence of noise generated in the electronic component 3 can be reduced. In the device 41, since the member that electrically connects the reflector 8 and the ground 36 of the substrate 2 is the metal pin 42, the heat resistance when the substrate 2 and the pin 42 are connected is improved.
  • the device 41 has a plurality of pins, and connects the reflector 8 and the ground 36 of the substrate 2 on one end side and the other end side of the reflector 8. By configuring in this way, the unevenness of the potential in the reflector 8 is eliminated, so that the shielding effect of the reflector 8 is improved.
  • FIG. 9 is an exploded perspective view of the device 51 of the third embodiment
  • FIG. 10 is a perspective view of the device 51
  • FIG. 11 is a top view of the device 51
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of the device 51 taken along the line XII-XII.
  • the device 51 according to the third embodiment is provided on the substrate 2, the electronic component 3 provided on the substrate 2, the support 5 having an upper surface 4 provided so as to surround the electronic component 3, and the support 5.
  • the device 51 further includes an optical filter 12 disposed on the optical path 11 that guides infrared rays from the light emitting element 6 to the light receiving element 7 side, and transmits the infrared rays in a predetermined wavelength band.
  • a protrusion 13 is provided on the support 5, and an insertion hole 14 is provided in each of the substrate 2, the reflector 8, and the optical member 10.
  • the device 51 is provided with a first terminal 52, a second terminal 53, a third terminal 54, and a fourth terminal 55 that are connected to the ground 36 of the substrate 2 on the reflector 8.
  • the first terminal 52 and the third terminal 54 are provided on one end side of the reflector 8, and the second terminal 53 and the fourth terminal 55 are provided on the other end side of the reflector 8.
  • the device 1 is connected to the ground 36 of the substrate 2 through a first terminal 52, a second terminal 53, a third terminal 54, and a fourth terminal 55. Therefore, the reflector 8 has a shielding effect, whereby the influence of noise generated in the electronic component 3 can be reduced.
  • the device 1 includes a first terminal 52, a second terminal 53, Since the reflector 8 and the ground 36 of the substrate 2 are connected by the third terminal 54 and the fourth terminal 55, the potential unevenness in the reflector 8 is eliminated and the shielding effect of the reflector 8 is improved. Further, the device 51 of the present embodiment is reflected by connecting the reflector 8 and the ground 36 of the substrate 2 with the first terminal 52, the second terminal 53, the third terminal 54, and the fourth terminal 55.
  • the present invention is not limited to this, and the reflector 8 and the ground 36 may be connected by the first terminal 52 and the second terminal 53.
  • the device 51 can be formed with a simpler configuration.
  • the device 51 of the present embodiment is connected to the ground 36 of the substrate 2 by the metal first terminal 52 and the second terminal 53, the substrate 2, the first terminal 52, and the second terminal The heat resistance when connecting the terminal 53 is improved.
  • first terminal 52 and the second terminal 53 may be spring terminals.
  • Embodiment 4 the device 61 according to Embodiment 4 will be described with reference to the drawings. Note that differences from the device 1 of the first embodiment will be particularly described.
  • FIG. 13 is an exploded perspective view of the device 61 of the fourth embodiment
  • FIG. 14 is a perspective view of the device 61
  • FIG. 15 is a top view of the device 61
  • FIG. 16 is a cross-sectional view of the device 61 taken along the line XVI-XVI.
  • the device 61 includes a substrate 2, an electronic component 3 provided on the substrate 2, a support 5 provided to surround the electronic component 3 and having an upper surface 4, and a light emitting element 6 provided on the support 5.
  • the device 61 further includes an optical filter 63 disposed on the optical path 11 that guides the infrared rays from the light emitting element 6 to the light receiving element 62 side, and transmits the infrared rays in a predetermined wavelength band. .
  • a protrusion 13 is provided on the support 5, and an insertion hole 14 is provided in each of the substrate 2, the reflector 8, and the optical member 10.
  • a protrusion 13 is inserted into the insertion hole 14 of the substrate 2, the reflector 8, and the optical member 10 and fixed by solder (not shown).
  • the protrusion 13 enables positioning of the substrate 2, the reflector 8, the optical member 10 and the support 5.
  • the support 5 is formed of a conductive member as in the first embodiment, and the reflector 8 is connected to the ground 36 of the substrate 2 through the support 5. Thereby, since the shield effect occurs in the reflector 8, the influence of noise on the electronic component 3 can be reduced.
  • the optical filter 63 includes a first optical filter 23, a second optical filter 24, and a third optical filter 64.
  • the light receiving element 62 includes a first light receiving element 21, a second light receiving element 22, and a third light receiving element 65.
  • the device 61 of the present embodiment can detect a plurality of types of gases.
  • the device 1 of Embodiment 1 illustrated the gas sensor which detects the density
  • the device 61 according to the present embodiment includes three or more sets of light receiving elements 62 and optical filters 63, and can detect the concentrations of different types of gases based on the outputs of the respective light receiving elements 62. .
  • the device 61 constitutes a band pass filter in which each of the optical filters 63 includes a wavelength corresponding to the absorption characteristic of the gas to be detected in the transmission region.
  • each of the optical filters 63 includes a wavelength corresponding to the absorption characteristic of the gas to be detected in the transmission region.
  • the device 61 includes three light receiving elements 62, thereby independently detecting the concentrations of two different types of gases from the plurality of types of gases. It is possible to do.
  • the detection of carbon dioxide as the first gas and the detection of nitrogen oxides as the second gas can be performed simultaneously.
  • the device 61 includes a third optical filter 64 that transmits a band in which neither the first gas nor the second gas absorbs.
  • the third light receiving element 65 receives the infrared light transmitted through the third optical filter 64 and outputs a photoelectrically converted signal to the signal processing circuit unit 17.
  • the signal processing circuit unit 17 measures the rate of change from the initial output of the light emitting element 6 based on the output from the third light receiving element 65.
  • the signal processing circuit unit 17 that measures the rate of change from the initial output of the light emitting element 6 corrects the output of the first light receiving element 21 and the output of the second light receiving element 22, respectively. By correcting the outputs of the first light receiving element 21 and the second light receiving element 22, the device 61 can eliminate the influence of power deterioration of the light emitting element 6 and increase the measurement accuracy.
  • the device 61 of the fourth embodiment is electrically connected to the ground 36 of the substrate 2 by forming the support 5 with a conductive member.
  • the device 61 is a pin. 42 may be a structure in which insert molding is performed, or a structure in which a terminal is provided on the reflector 8 as in the device 51 of the third embodiment.
  • FIG. 17 is an exploded perspective view of the device of the fifth embodiment
  • FIG. 18 is a perspective view of the device
  • FIG. 19 is a side view of the device
  • FIG. 20 is a top view of the device
  • FIG. 21 is XXI-XXI of the device. It is line sectional drawing.
  • the device 71 includes a substrate 2, an electronic component (not shown) provided on the substrate 2, a support 5 provided to surround the electronic component and having an upper surface 4, and a light emission provided on the support 5.
  • An element 6, a light receiving element 7, a reflector 8 provided on the upper surface 4 of the support 5, and an optical member 10 provided on the upper surface 9 of the reflector 8 are provided.
  • the device 71 further includes an optical filter 12 disposed on an optical path 11 that guides infrared rays from the light emitting element 6 to the light receiving element 7 side, and transmits the infrared rays in a predetermined wavelength band.
  • the optical member 10 is provided with a boss 72, and the boss 72 is inserted into the insertion hole 14 of the substrate 2 by the boss 72.
  • the boss 72 is gold-plated in the same manner as the inner peripheral surface 27 of the optical member 10.
  • a ground 36 is provided around the insertion hole 14.
  • the optical member 10 is electrically connected to the ground 36 via the boss 72.
  • the optical member 10 has an inner peripheral surface 27 plated with gold.
  • the gold-plated portion of the optical member 10 and the reflector 8 are in contact with each other, the optical member 10 and the reflector 8 have the same potential. For this reason, the reflector 8 is electrically connected to the ground 36. Thereby, since the shield effect is generated in the reflector 8, the influence of noise on the electronic component can be reduced.
  • boss 72 is formed integrally with the optical member 10, the support of the optical member 10 and the reflector 8 to the substrate 2 and the electrical connection between the reflector 8 and the substrate 2 can be performed by the boss 72.
  • the number of parts of the device 71 is reduced and the productivity is improved.
  • the device 71 has a side surface between the upper surface and the lower surface.
  • the device 71 has a vent 33 on the side.
  • the vent hole 33 is formed by providing the support 5 with a side recess 73.
  • Two side recesses 73 are provided on opposite side surfaces.
  • a stepped portion 74 is provided in the side recess 73 of the support 5.
  • the reflector 8 has a concave portion 75 formed inwardly at a portion where the stepped portion 74 is provided, so that the stepped portion 74 can be formed on the support 5.
  • a highly sensitive or highly selective sensor can be provided and can be used as various sensors such as a fluid sensor, and in particular, a gas concentration having a low boiling point such as a hydrocarbon gas. Suitable for detection. Since the sensor of the present disclosure is suitable for detecting hydrocarbon gas or the like, for example, it is suitable for detecting carbon dioxide concentration indoors, detecting refrigerant leakage of a carbon dioxide refrigerant car air conditioner, and detecting the concentration of fuel components in an automobile.

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Abstract

本開示は、簡易な工程で電子部品に生じるノイズの影響を低減することが出来るデバイスを提供することを目的とする。この目的を達成するために本開示のデバイスは、発光素子（６）と、受光素子（７）と、受光素子（７）が出力する信号を信号処理する電子部品（３）と、発光素子（６）と受光素子（７）を覆う光学部材（１０）と、を備える。さらに、光学部材（１０）の下面を覆い、発光素子（６）の直上に第１開口部（１５）を有し、受光素子（７）の直上に第２開口部（１６）を有した反射体（８）と、発光素子（６）、受光素子（７）、反射体（８）、電子部品（３）及び光学部材（１０）を搭載する基板（２）と、を備える。反射体（８）と基板（２）に挟まれる位置にある部材によって反射体（８）と基板（２）が電気的に接続されている。

Description

デバイス
　本開示は、赤外線などの光の吸収特性を利用して流体成分の濃度を検出する流体成分検出装置などのデバイスに関する。
　従来から、流体の濃度を検出するデバイスとして特許文献１や特許文献２に示されるように、発光素子が発した光を受光素子で受光し、そのときの光の透過率で流体の濃度を検出するセンサが知られている。
国際公開第２０１４／１３６４１４号 特開２０１２－１７７６９０号公報
　しかしながら、デバイスには電子部品が用いられる。この電子部品がノイズの影響を受けると流体成分の検出精度が低下する。このノイズの影響を低減しようとするとデバイスの製造工程が煩雑になるという問題があった。
　本開示は、上記課題を解決し、ノイズの影響が低減され、かつ、簡易な工程で製造可能なデバイスを提供することを目的としている。
　上記課題を解決するために本開示のデバイスは、発光素子と、受光素子と、受光素子が出力する信号を信号処理する電子部品と、発光素子と受光素子を覆う光学部材と、光学部材の下面を覆い、発光素子に対向して第１開口部が設けられ、受光素子に対向して第２開口部が設けられた反射体と、発光素子、受光素子、反射体、電子部品及び光学部材を搭載する基板と、を備える。そして、反射体と基板に挟まれる位置にある部材によって反射体と基板が電気的に接続されている。
　上記構成により本開示は、反射体がシールド効果を有するため電子部品に生じるノイズを低減することができる。
本開示の実施の形態１にかかるデバイスの分解斜視図 同デバイスの斜視図 同デバイスの上面図 同デバイスのIV-IV線断面図 本開示の実施の形態２にかかるデバイスの分解斜視図 同デバイスの斜視図 同デバイスの上面図 同デバイスのVIII-VIII線断面図 本開示の実施の形態３にかかるデバイスの分解斜視図 同デバイスの斜視図 同デバイスの上面図 同デバイスのXII-XII線断面図 本開示の実施の形態４にかかるデバイスの分解斜視図 同デバイスの斜視図 同デバイスの上面図 同デバイスのXVI-XVI線断面図 本開示の実施の形態５にかかるデバイスの分解斜視図 同デバイスの斜視図 同デバイスの側面図 同デバイスの上面図 同デバイスのXXI-XXI線断面図
　以下に、本開示の実施の形態に係る車両用制御装置について図面を用いて説明をする。なお、各図面において、同様の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。また、各実施の形態における各構成要素は矛盾のない範囲で任意に組み合わせても良い。また、各実施の形態における構成は発明を逸脱しない範囲で変更することが可能である。
　（実施の形態１）
　以下に、本実施の形態１のデバイス１について、図面を用いながら説明する。
　図１は実施の形態１のデバイス１の分解斜視図、図２はデバイス１の斜視図、図３はデバイス１の上面図、図４はデバイス１のIV-IV線断面図を表している。
　図１～図４に示すように、デバイス１は基板２と、基板２に設けられた電子部品３と、電子部品３を囲むように設けられかつ上面４を有した支持体５と、支持体５の上に設けられた発光素子６と、受光素子７と、支持体５の上面４に設けられた反射体８と、反射体８の上面９に設けられた光学部材１０と、を備えている。デバイス１は、さらに発光素子６からの赤外線を受光素子７側に導光する光路１１上に配置された光学フィルタ１２であって、所定の波長帯域の赤外線を透過する光学フィルタ１２を備えている。支持体５には突起１３が設けられ、基板２、反射体８、光学部材１０の夫々に挿入穴１４が設けられている。基板２、反射体８、光学部材１０の挿入穴１４に突起１３が挿入され半田（図示せず）により固定されている。突起１３により基板２、反射体８、光学部材１０と支持体５との位置決めを可能にしている。突起１３は、先端が半球状で全体として円柱状に形成している。突起１３は、平面視において、発光素子６を介して、配置している。突起１３は支持体５の一端側に２つ、他端側に１つ設けられている。なお、支持体５に突起１３を設けず、支持体５にも挿入穴１４を設け、ピンを夫々の部材の挿入穴１４に挿入することによって固定するように構成しても良い。発光素子６は平面視で光学部材１０の一端側に設けられ、受光素子７は光学部材１０の一端側の反対側の他端側に設けられている。反射体８は、発光素子６の直上に第１開口部１５が設けられ、受光素子７の直上に第２開口部１６が設けられている。なお、反射体８において、第１開口部１５は、発光素子６の直上に設けられるだけでなく、発光素子６に対向して設けられてもよい。また、反射体８において、第２開口部１６は、受光素子７の直上に設けられるだけでなく、受光素子７に対向して設けられてもよい。
　基板２は矩形平板状のガラスエポキシ樹脂基板を用いて構成されており、基板２の表面に導体パターンの配線を有している。基板２の表面上には複数個の電子部品３を実装している。電子部品３は、半田（図示せず）により配線と電気的に接続している。電子部品３は、基板２に形成した配線を用いて、複数個の電子部品３同士を電気的に接続している。複数個の電子部品３は、信号処理回路部１７を構成している。信号処理回路部１７は、発光素子６を制御して赤外線を放射するように構成している。信号処理回路部１７は、赤外線を受講した受光素子７が出力する信号を信号処理するように構成している。信号処理回路部１７は、例えば、受光素子７が出力する信号の増幅、波形の整形、信号のサンプリング、信号のＡ／Ｄ変換等の信号処理を行う。また、信号処理回路部１７は、例えば、信号の演算処理、信号の補正処理や検出対象の気体が以上濃度であることを判定する判定処理などの信号処理を行う。基板２上には合成樹脂の成形体で外形形状が矩形枠状に構成された支持体５が配置されており、支持体５の開口内に信号処理回路部１７を配置している。デバイス１は、枠状の支持体５の開口内に信号処理回路部１７を構成する電子部品３を配置することにより、デバイス１全体の大きさを小型化することが可能となっている。なお、基板２はガラスエポキシ樹脂基板に限らず、例えば、セラミック多層基板などを用いても良い。
　支持体５は、開口内に基板２の表面が露出している。支持体５は、支持体５の位置表面側における一端部に第１凹部１８を備えている。支持体５は、第１凹部１８の内底面に発光素子６を実装している。デバイス１は、ダイボンド材（図示せず）により、第１凹部１８の内底面に発光素子６を実装している。デバイス１は、金属ワイヤをワイヤボンディングすることにより、基板２の表面に設けた配線側と発光素子６とを電気的に接続している。発光素子６は、赤外線を発光可能な発光ダイオードを用いている。発光ダイオードには、半導体のベアチップを用いている。発光素子６は、検出対象の気体に吸収されやすい波長の赤外線を発光する。検出対象の気体は、例えば、一酸化炭素、二酸化炭素、メタンや窒素酸化物等とすることができる。発光素子６は、支持体５の第１凹部１８に実装することにより、基板２に構成する信号処理回路側と、互いに熱的な影響が生ずることを抑制することが可能となる。支持体５は、支持体５の位置表面側における一端部と反対の他端部に第２凹部１９を備えている。支持体５は、第２凹部１９の内底面に受光素子７を実装している。デバイス１は、ダイボンド材（図示せず）により、第２凹部１９の内底面に受光素子７を実装している。デバイス１は、金属ワイヤ（図示せず）のワイヤボンディングにより、基板２の表面に設けた配線と受光素子７とを電気的に接続している。受光素子７は、赤外線を受光可能な赤外線センサを用いている。赤外線センサは、焦電素子により構成している。赤外線センサは、半導体のベアチップとしている。支持体５は、発光素子６と受光素子７とを所定の間隔を隔てて位置表面側に支持している。なお、発光ダイオードはベアチップに限らず、チップ・サイズ・パッケージを用いたものであってもよい。発光素子６は、たとえば、発光ダイオードチップ、半導体基板上に形成した抵抗素子やレーザダイオードなどを用いることができる。また、受光素子７は半導体のベアチップだけに限られず、チップ・サイズ・パッケージを用いたものであっても良い。受光素子７は、たとえば、焦電素子やフォトダイオードチップでも良い。ただし、発光素子６も受光素子７もベアチップを用いることにより、デバイス１全体の大きさを小型化することができる。
　支持体５は、第２凹部１９の対向する内側壁に段部２０を備えている。支持体５は、受光素子７を覆うように、光学フィルタ１２を一対の段部２０に配置している。段部２０は、支持体５の厚み方向の深さが光学フィルタ１２の厚みと略等しい大きさとしている。光学フィルタ１２は、発光素子６から放射される赤外線の波長のうち、所定の波長帯域を透過域に含むバンドパスフィルタを構成している。
　本実施の形態のデバイス１は、支持体５の上面４側における他端部に一対の第２凹部１９を備えている。支持体５は、各々の第２凹部１９の内底面それぞれに受光素子７を各別に実装している。デバイス１は、一対の受光素子７（以下、第１の受光素子２１、第２の受光素子２２ともいう）を覆うように、各々の受光素子７の各別に光学フィルタ１２を配置している。
　デバイス１は、各々の受光素子７に各別に設けた光学フィルタ１２のうち、一方の光学フィルタ１２が、検出対象の気体が吸収する赤外線の波長域を透過域に含む第１の光学フィルタ２３を構成している。デバイス１は、各々の受光素子７に各別に設けた光学フィルタ１２のうち、他方の光学フィルタ１２が、検出対象の気体が吸収する赤外線の波長域を透過域に含まず、気体が吸収する赤外線の波長域の近傍を透過域に含む第２の光学フィルタ２４を構成している。
　反射体８は、支持体５の上面４側に載置されている。反射体８は、金属材料の矩形平板状の板材で形成されている。反射体８は、反射体８の表面を赤外線が反射可能な平滑な面としている。反射体８は、長方形状の主部２５と、主部２５よりも小さい長方形状であって主部２５の両端側より外方に突出する突出部２６とを一体に備えている。反射体８は、主部２５の一端部に発光素子６からの赤外線が透過可能な第１開口部１５を備えている。反射体８は、主部２５の一端部に一対の挿入穴１４を備えている。また、反射体８は、主部２５の他端部に受光素子７で受光可能な赤外線が透過する第２開口部１６を備えている。反射体８は、他端部の突出部２６に挿入穴１４を備えている。反射体８は、枠状の支持体５の開口を塞いでいる。反射体８は、枠状の支持体５の開口を覆っている。
　光学部材１０は、内周面２７と外周面２８を有した合成樹脂の成形体で構成する樹脂形成品であり、反射体８を載置した支持体５の上面４を覆っている。光学部材１０は、金めっき処理をすることにより、光学部材１０の内周面２７と外周面２８の全面に金属部２９が形成されている。光学部材１０の内周面２７により、発光素子６と受光素子７は覆われている。光学部材１０は、平面視において、外径寸法が支持体５と略等しい直方体形状に形成している。光学部材１０は、支持体５側に開口し内周面２７が形成された凹所を備えている。光学部材１０の凹所が検出対象の気体を導入可能な光路１１を構成する。光学部材１０は、金属部２９によって第１反射鏡３０、第２反射鏡３１、第３反射鏡３２が内周面２７に形成されている。第１反射鏡３０は光学部材１０の一端側に設けられており、発光素子６から出た光は第１反射鏡３０で反射される。第２反射鏡３１は他端側に設けられており、第１反射鏡３０で反射された光は第２反射鏡３１で受光素子７の方向に反射される。第１反射鏡３０と第２反射鏡３１の間には第３反射鏡３２が設けられており、第１反射鏡３０で反射された光のうち基板２の上面４と平行な方向に反射されなかった光が第３反射鏡３２で反射され、第２反射鏡３１に導光するように構成されている。第１反射鏡３０と第２反射鏡３１は放射面形状に構成されており、光が受光素子７に集光されやすいように構成されている。第３反射鏡３２は基板２の上面４と平行に形成されている。支持体５と光学部材１０とが突起１３で位置合わせが可能であることにより、第１反射鏡３０の反射面における焦点の位置に発光素子６を位置決めして配置することができる。また、第２反射鏡３１の反射面における焦点の位置に受光素子７を位置決めして配置することができる。なお、光学部材１０に合成樹脂の成形体で構成する樹脂形成品としたが、光学部材１０を金属材料そのもので形成してもよい。また、光学部材１０の内周面２７と外周面２８の全面に金属部２９を設けたが、内周面２７のみに金属部２９を設けるようにしても良い。内周面２７にのみ金属部２９を形成することにより、少ない金属材料で金めっきをすることができ、デバイス１のコストを低減できる。このように内周面２７のみに金めっきを施す場合、内周面２７のみに金めっきをするような工程としても良いし、光学部材１０を内周面２７側と外周面２８側の材料が異なるように二色成形することで、内周面２７側の光学部材１０を金めっきし易い材料とし、外周面２８側の光学部材１０を金めっきし難い材料としても良い。例えば、光学部材１０の内周面２７側をＡＢＳ樹脂、外周面２８側をポリカーボネートで形成すれば、内周面２７のみを金めっきすることが出来る。このとき、ポリカーボネートは難燃性であるのに対し、ＡＢＳ樹脂は燃焼性が高いので、光学部材１０全体をＡＢＳ樹脂で形成するよりも光学部材１０の耐燃性を向上させることが出来る。
　光学部材１０は、光学部材１０の厚み方向に貫通する矩形状の通気孔３３を備えている。光学部材１０は、通気孔３３を通して検出対象の気体を空間に導入可能としている。光学部材１０は、光学部材１０の通気孔３３を覆うように、防塵フィルタ３４を光学部材１０の収納凹部３５に設けている。防塵フィルタ３４は、塵埃などの異物が通気孔３３に進入することを抑制する。防塵フィルタ３４は、図示していない接着材により、収納凹部３５に固定している。
　デバイス１は、通気孔３３を通して、光学部材１０と反射体８とで囲まれる空間に外気を導入する。デバイス１は、発光素子６から放射される赤外線のうち、第１の光学フィルタ２３を透過して第１の受光素子２１で受光する赤外線量が検出対象の気体の濃度に応じて減少する。デバイス１は、検出対象の気体の濃度が低ければ、第１の受光素子２１で受光する赤外線量が発光素子６から放射される赤外線の赤外線量に近く、検出対象の気体の濃度が高ければ、第１の受光素子２１で受光する赤外線量がより少なくなる。デバイス１は、第２の光学フィルタ２４を透過して第２の受光素子２２で受光する赤外線量が検出対象の気体の濃度に応じて変動しない。
　デバイス１は、赤外線の受光量に応じた受光素子７の出力信号を信号処理回路部１７が信号処理する。デバイス１は、光学部材１０と反射体８とで囲まれる空間における検出対象の気体成分の濃度を検出することができる。
　本実施の形態のデバイス１は、一対の受光素子７の出力信号レベルの差分に基づいて検出対象の気体の濃度を信号処理回路部１７が演算する。信号処理回路部１７は、第１の受光素子２１および第２の受光素子２２の出力信号レベルの差分をとり、この差分に基づいて検出対象の気体の濃度を演算する。これにより、デバイス１は、第１の受光素子２１および第２の受光素子２２における出力信号レベルの差分に基づいて、受光素子７それぞれの出力信号レベルの変動分を相殺し、気体の濃度を検出する検出精度の低下を抑制することができる。
　デバイス１は、１つの受光素子７の出力信号レベルだけに基づいて、気体の濃度を信号処理回路部１７が演算する場合、受光素子７の出力信号レベルが何らかの外乱要因によって変動し気体の濃度を検出する検出精度が低下してしまう虞がある。本実施の形態のデバイス１は、信号処理回路部１７が一対の受光素子７の出力信号レベルの差分に基づいて検出対象の気体の濃度を演算すれば、それぞれの受光素子７の出力信号レベルの変動分を相殺して気体の濃度を検出する検出精度の低下を抑制することが可能となる。
　光学フィルタ１２は、所定の波長帯域の赤外線が透過可能なものである。光学フィルタ１２は、発光素子６から放射される赤外線の波長を含む波長帯域を透過域に含むバンドパスフィルタを構成している。光学フィルタ１２は、たとえば、誘電体膜の多層構造により形成した干渉フィルタを用いることができる。光学フィルタ１２は、光学フィルタ１２の基材として、Ｇｅ、Ｓｉなどの半導体材料やメタクリル樹脂を用いることができる。光学フィルタ１２は、支持体５の段部２０に配置することができる。光学フィルタ１２は、接合材（図示せず）により、支持体５の段部２０上に固定してもよい。また、光学フィルタ１２は、接合材により、反射体８に固定してもよい。さらに、光学フィルタ１２は、接合材により、受光素子７に取り付けてもよい。接合材は、たとえば、低融点ガラス、低融点合金や樹脂材などを用いることができる。本実施の形態のデバイス１は、たとえば、第１反射鏡３０と第２反射鏡３１との間の光学部材１０に光学フィルタ１２を設けてもよい。すなわち、光学フィルタ１２は、発光素子６からの赤外線を受光素子７側に導光する光路１１上に配置できればよい。
　本実施の形態のデバイス１は、支持体５が金属材料などの導電性の材料で形成されている。支持体５の突起１３は反射体８の挿入穴１４に挿入され、接着用導電材料により電気的に接続されている。支持体５は基板２のグランド３６に接着用導電材料により電気的に接続されている。これにより、反射体８が基板２のグランド３６と電気的に接続されている。これにより、反射体８がシールド効果を持つため、基板２に載置された電子部品３へのノイズの影響を低減することが出来る。また、デバイス１は支持体５が導電性部材で形成され、支持体５がシールド効果を持つため、さらに電子部品３へのノイズの影響を低減することが出来る。
　また、本実施の形態のデバイス１は、光学部材１０は反射体８を介して基板２のグランド３６に電気的に接続されている。このため、光学部材１０を基板２のグランド３６に直接接続するための部位を別途設けずとも反射体８を基板２のグランド３６に電気的に接続することが出来る。これにより、従来の光学部材１０を直接、基板２のグランド３６と接続する構造に比べて、光学部材１０を小型化することができ、光学部材１０を金めっきするために用いる金の量を減らすことが出来る。また、光学部材１０が小型化することにより、光学部材１０を形成する際に用いる樹脂量を減らすことが出来る。また、光学部材１０に基板２のグランド３６と接続するための余計な部位を設ける必要がないため、光学部材１０の成形を容易に行うことが出来る。
　（実施の形態２）
　以下に、実施の形態２におけるデバイス４１について図面を用いながら説明する。なお、実施の形態１のデバイス１と異なる点について特に説明する。
　図５は実施の形態２のデバイス４１の分解斜視図、図６はデバイス４１の斜視図、図７はデバイス４１の上面図、図８はデバイス４１のVIII-VIII線断面図を表している。
　実施の形態２のデバイス４１は、基板２と、基板２に設けられた電子部品３と、電子部品３を囲むように設けられ上面４を有した支持体５と、支持体５上に設けられた発光素子６と、受光素子７と、支持体５の上面４に設けられた反射体８と、反射体８の上面９に設けられた光学部材１０と、を備えている。デバイス４１は、さらに発光素子６からの赤外線を受光素子７側に導光する光路１１上に配置された光学フィルタ１２であって、所定の波長帯域の赤外線を透過する光学フィルタ１２を備えている。
　デバイス４１の支持体５は、合成樹脂の成形体で構成した樹脂成形品を用いられている。支持体５には導電性のピン４２がインサート成形され、ピン４２が支持体５の中に一体になるように形成されている。反射体８がピンを介して基板２のグランド３６と電気的に接続されており、かつ、反射体８がシールド効果を持つため、電子部品３に生じるノイズの影響を低減することが出来る。デバイス４１は、反射体８と基板２のグランド３６とを電気的に接続する部材が金属製のピン４２であるため、基板２とピン４２を接続するときの耐熱性が向上している。また、デバイス４１はピンを複数有しており、反射体８の一端側と他端側の夫々で反射体８と基板２のグランド３６とを接続している。この様に構成することで、反射体８における電位のムラがなくなるため、反射体８のシールド効果が向上する。
　（実施の形態３）
　以下に、実施の形態３におけるデバイス５１について図面を用いながら説明する。なお、実施の形態１のデバイス１と異なる点について特に説明する。
　図９は実施の形態３のデバイス５１の分解斜視図、図１０はデバイス５１の斜視図、図１１はデバイス５１の上面図、図１２はデバイス５１のXII-XII線断面図を表している。
　実施の形態３のデバイス５１は、基板２と、基板２に設けられた電子部品３と、電子部品３を囲むように設けられ上面４を有した支持体５と、支持体５上に設けられた発光素子６と、受光素子７と、支持体５の上面４に設けられた反射体８と、反射体８の上面９に設けられた光学部材１０と、を備えている。デバイス５１は、さらに発光素子６からの赤外線を受光素子７側に導光する光路１１上に配置された光学フィルタ１２であって、所定の波長帯域の赤外線を透過する光学フィルタ１２を備えている。支持体５には突起１３が設けられ、基板２、反射体８、光学部材１０の夫々に挿入穴１４が設けられている。
　デバイス５１は、反射体８に基板２のグランド３６と接続する第１の端子５２と第２の端子５３と第３の端子５４と第４の端子５５が設けられている。第１の端子５２と第３の端子５４は反射体８の一端側に設けられ、第２の端子５３と第４の端子５５は反射体８の他端側に設けられている。デバイス１は第１の端子５２、第２の端子５３、第３の端子５４、第４の端子５５で基板２のグランド３６と接続されている。そのため、反射体８がシールド効果を持ち、これにより、電子部品３に生じるノイズの影響を低減することが出来る。また、反射体８と基板２のグランド３６とは一つの端子で接続されても反射体８のシールド効果を得ることが出来るが、デバイス１は、第１の端子５２、第２の端子５３、第３の端子５４、第４の端子５５で反射体８と基板２のグランド３６とを接続しているため、反射体８における電位のムラがなくなり反射体８のシールド効果が向上している。また、本実施の形態のデバイス５１は第１の端子５２、第２の端子５３、第３の端子５４、第４の端子５５で反射体８と基板２のグランド３６とを接続することで反射体８とグランド３６とを強固に接続しているが、これに限らず、第１の端子５２と第２の端子５３とで反射体８とグランド３６とを接続しても良い。このようにすることでより簡単な構成でデバイス５１を形成することが出来る。また、本実施の形態のデバイス５１は、金属製の第１の端子５２と第２の端子５３で基板２のグランド３６で接続されているため、基板２と第１の端子５２、第２の端子５３を接続するときの耐熱性が向上する。
　なお、第１の端子５２および第２の端子５３は、バネ端子であってもよい。
　（実施の形態４）
　以下に、実施の形態４におけるデバイス６１について図面を用いながら説明する。なお、実施の形態１のデバイス１と異なる点について特に説明する。
　図１３は実施の形態４のデバイス６１の分解斜視図、図１４はデバイス６１の斜視図、図１５はデバイス６１の上面図、図１６はデバイス６１のXVI-XVI線断面図を表している。
　デバイス６１は、基板２と、基板２に設けられた電子部品３と、電子部品３を囲むように設けられ上面４を有した支持体５と、支持体５上に設けられた発光素子６と、受光素子６２と、支持体５の上面４に設けられた反射体８と、反射体８の上面９に設けられた光学部材１０と、を備えている。デバイス６１は、さらに発光素子６からの赤外線を受光素子６２側に導光する光路１１上に配置された光学フィルタ６３であって、所定の波長帯域の赤外線を透過する光学フィルタ６３を備えている。支持体５には突起１３が設けられ、基板２、反射体８、光学部材１０の夫々に挿入穴１４が設けられている。基板２、反射体８、光学部材１０の挿入穴１４に突起１３が挿入され半田（図示せず）により固定されている。突起１３により基板２、反射体８、光学部材１０と支持体５との位置決めを可能にしている。支持体５は実施の形態１と同様に導電性の部材で形成されており、反射体８は支持体５を介して基板２のグランド３６と接続されている。これにより、反射体８にシールド効果が発生するため、電子部品３へのノイズの影響を低減することができる。
　光学フィルタ６３は、第１の光学フィルタ２３、第２の光学フィルタ２４、第３の光学フィルタ６４を備えている。受光素子６２は、第１の受光素子２１、第２の受光素子２２と第３の受光素子６５を備えている。
　これにより、本実施の形態のデバイス６１は、複数種のガスの検出を行うことができる。実施の形態１のデバイス１は、外気に含まれる１種類の気体の濃度を検出するガスセンサを例示したが、受光素子６２と光学フィルタ６３との組を複数組備えていれば、それぞれの組毎に異なる種類の気体の濃度を検出するガスセンサを実現することができる。本実施の形態のデバイス６１は、受光素子６２と光学フィルタ６３との組を３つ以上に備え、各々の受光素子６２それぞれの出力により、異なる種類の気体の濃度を検出することが可能となる。
　デバイス６１は、各々の光学フィルタ６３の夫々が検出対象の気体の吸収特性に対応した波長を透過域に含むバンドパスフィルタを構成している。これにより、複数種のガスを検出することが可能となっており、デバイス６１は受光素子６２を３つ備えていることにより複数種の気体から異なる２種類の気体の濃度を夫々独立して検出することが可能となっている。例えば、第１気体として二酸化炭素の検出と、第２気体として窒素酸化物の検出を同時に行うことができる。デバイス６１は、第１気体および第２気体のいずれの気体も吸収のない帯域を透過する第３の光学フィルタ６４を設けている。第３の受光素子６５は、第３の光学フィルタ６４を透過した赤外線を受光して、光電変換した信号を信号処理回路部１７に出力する。信号処理回路部１７は、第３の受光素子６５からの出力により、発光素子６の初期の出力からの変化率を計測する。デバイス６１は、発光素子６の初期の出力からの変化率を計測した信号処理回路部１７が、第１の受光素子２１の出力および第２の受光素子２２の出力をそれぞれ補正する。デバイス６１は、第１の受光素子２１と第２の受光素子２２の出力を補正することで、発光素子６のパワー劣化などの影響を排除して測定精度をより高めることが可能となる。
　なお、本実施の形態４のデバイス６１は、支持体５を導電性部材で形成することにより基板２のグランド３６と電気的に接続しているが、実施の形態２のデバイス４１の様にピン４２をインサート成形する構造としても良いし、実施の形態３のデバイス５１の様に反射体８に端子を設ける構造としても良い。
　（実施の形態５）
　以下に、実施の形態５におけるデバイス７１について図面を用いながら説明する。なお、実施の形態１のデバイス１と異なる点について特に説明する。
　図１７は実施の形態５のデバイスの分解斜視図、図１８は同デバイスの斜視図、図１９は同デバイスの側面図、図２０は同デバイスの上面図、図２１は同デバイスのXXI-XXI線断面図である。
　デバイス７１は、基板２と、基板２に設けられた電子部品（図示せず）と、電子部品を囲むように設けられ上面４を有した支持体５と、支持体５上に設けられた発光素子６と、受光素子７と、支持体５の上面４に設けられた反射体８と、反射体８の上面９に設けられた光学部材１０と、を備えている。デバイス７１は、さらに発光素子６からの赤外線を受光素子７側に導光する光路１１上に配置された光学フィルタ１２であって、所定の波長帯域の赤外線を透過する光学フィルタ１２を備えている。光学部材１０にはボス７２が設けられており、ボス７２によって基板２の挿入穴１４にボス７２が挿入されている。ボス７２は表面が光学部材１０の内周面２７と同様に金めっきされている。挿入穴１４の周囲にはグランド３６が設けられており、ボス７２が挿入穴１４に挿入されると、ボス７２を介して光学部材１０がグランド３６と電気的に接続される。光学部材１０は内周面２７が金めっきされており、この光学部材１０の金めっきされた部分と反射体８とが接することにより、光学部材１０と反射体８は同電位となっている。このため、反射体８はグランド３６と電気的に接続される。これにより、反射体８にシールド効果が発生するため、電子部品へのノイズの影響を低減することができる。また、ボス７２を光学部材１０と一体に形成することで、光学部材１０と反射体８の基板２への支持と反射体８と基板２の電気的接続とをボス７２で行うことができるため、デバイス７１の部品点数が減り、生産性が向上する。
　デバイス７１は上面と下面の間の側面を有している。デバイス７１は側面に通気孔３３を有している。通気孔３３は支持体５に側面凹部７３が設けられることにより形成されている。側面凹部７３は対向する側面に２個ずつ設けられている。支持体５の側面凹部７３には段差部７４が設けられている。これにあわせて反射体８は段差部７４が設けられる部分が内側に凹み反射体凹部７５が形成されており、支持体５に段差部７４を形成できるようにしている。段差部７４が設けられていることにより、塵などの異物のデバイス７１内への侵入を防止することができる。これにより、防塵フィルタを設けずに塵の侵入の防止をできる。これにより、デバイス７１の部品点数が減り、生産性が向上する。
　本開示のデバイスによれば、高感度又は高選択なセンサを提供することができ、流体センサなどの種々のセンサとして利用することが可能であり、特に、炭化水素ガス等の沸点の低いガス濃度の検出に適している。本開示のセンサは炭化水素ガス等の検出に適しているため、例えば、屋内での二酸化炭素濃度検出、二酸化炭素冷媒カーエアコンの冷媒漏れ検出、自動車の燃料成分の濃度の検出に適している。
　１，４１，５１，６１，７１　デバイス
　２　基板
　３　電子部品
　４，９　上面
　５　支持体
　６　発光素子
　７，６２　受光素子
　８　反射体
　１０　光学部材
　１１　光路
　１２，６３　光学フィルタ
　１３　突起
　１４　挿入穴
　１５　第１開口部
　１６　第２開口部
　１７　信号処理回路部
　１８　第１凹部
　１９　第２凹部
　２０　段部
　２１　第１の受光素子
　２２　第２の受光素子
　２３　第１の光学フィルタ
　２４　第２の光学フィルタ
　２５　主部
　２６　突出部
　２７　内周面
　２８　外周面
　２９　金属部
　３０　第１反射鏡
　３１　第２反射鏡
　３２　第３反射鏡
　３３　通気孔
　３４　防塵フィルタ
　３５　収納凹部
　３６　グランド
　４２　ピン
　５２　第１の端子
　５３　第２の端子
　５４　第３の端子
　５５　第４の端子
　６４　第３の光学フィルタ
　６５　第３の受光素子
　７２　ボス
　７３　側面凹部
　７４　段差部
　７５　反射体凹部

Claims (18)

  1. 　発光素子と、
    　受光素子と、
    　前記受光素子が出力する信号を信号処理する電子部品と、
    　前記発光素子と前記受光素子とを覆う光学部材と、
    　前記光学部材の下面を覆い、前記発光素子に対向して第１開口部が設けられ、前記受光素子に対向して第２開口部が設けられた反射体と、
    　前記発光素子、前記受光素子、前記反射体、前記電子部品及び前記光学部材を搭載する基板と、を有し、
    　前記反射体と前記基板に挟まれる位置にある部材によって前記反射体と前記基板が電気的に接続されているデバイス。
  2. 　前記基板と前記反射体との間に支持体が配置され、
    　前記発光素子、前記受光素子及び前記反射体は前記支持体の上に設けられ、
    　前記電子部品は前記基板の上に直接設けられている請求項１に記載のデバイス。
  3. 　前記支持体は、前記光学部材と前記基板とに挟まれる側面を有し、
    　前記側面に通気孔が設けられている請求項２に記載のデバイス。
  4. 　前記通気孔の内側には段差部が設けられている請求項３に記載のデバイス。
  5. 　前記支持体は導電性の材料で形成されており、
    　前記反射体と前記基板とは、前記支持体によって電気的に接続されている請求項２～４のいずれかに記載のデバイス。
  6. 　前記光学部材、前記反射体、前記支持体及び前記基板に挿入される導電性のピンをさらに有し、
    　前記反射体と前記基板は前記ピンによって電気的に接続されている請求項２～４のいずれかに記載のデバイス。
  7. 　前記ピンは前記支持体に一体に形成されている請求項６に記載のデバイス。
  8. 　前記反射体は、前記基板と前記反射体を電気的に接続する第１の端子を有している請求項１～４のいずれかに記載のデバイス。
  9. 　前記反射体は、一端側と、平面視における前記一端側とは反対側である他端側とを有し、
    　前記第１の端子が前記反射体の前記一端側に設けられ、
    　前記反射体の前記他端側に前記基板と前記反射体を電気的に接続する第２の端子をさらに有している請求項８に記載のデバイス。
  10. 　前記第１の端子と前記第２の端子はバネ端子である請求項９に記載のデバイス。
  11. 　前記光学部材は前記基板と前記光学部材とを接続するボスをさらに有し、
    　前記反射体と前記基板は前記ボスによって電気的に接続されている請求項１～４のいずれかに記載のデバイス。
  12. 　前記発光素子の上面と前記受光素子の上面は前記電子部品の上面よりも高い位置にある請求項１～１１のいずれかに記載のデバイス。
  13. 　前記発光素子の上面と前記受光素子の上面は前記反射体の上面よりも低い位置にある請求項１～１２のいずれかに記載のデバイス。
  14. 　前記光学部材は一端側と、平面視で前記一端側とは反対側である他端側とを有し、
    　前記発光素子は前記一端側に設けられ、前記受光素子は前記他端側に設けられている請求項１～１３のいずれかに記載のデバイス。
  15. 　前記光学部材は金属材料を有しており、
    　前記金属材料と前記反射体が電気的に接続されている請求項１～１４のいずれかに記載のデバイス。
  16. 　前記光学部材は、前記発光素子と前記受光素子を覆う側に内表面と、前記内表面と反対側の外表面とを有し、
    　前記金属材料は、前記光学部材の前記内表面のみに設けられている請求項１５に記載のデバイス。
  17. 　前記光学部材は、前記発光素子の直上に第１反射鏡を有し、前記受光素子の直上に第２反射鏡を有し、前記第１反射鏡と前記第２反射鏡に挟まれた第３反射鏡とを有している請求項１～１６に記載のデバイス。
  18. 　前記発光素子から発光された光は、前記第１反射鏡で前記第２反射鏡がある方向に反射され、反射された光は前記第２反射鏡で前記受光素子に向かう方向に反射される請求項１～１７に記載のデバイス。
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