WO2018139416A1 - センサ用配線基板、センサ用パッケージおよびセンサ装置 - Google Patents

センサ用配線基板、センサ用パッケージおよびセンサ装置 Download PDF

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WO2018139416A1
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recess
cathode
sensor
wiring board
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Inventor
森　隆二
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京セラ株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/02—Details

Definitions

  • the present invention relates to a sensor wiring board, a sensor package, and a sensor device.
  • a sensor device for monitoring a combustion state of a boiler or a gas combustion device and a sensor device for a fire monitor a sensor device for detecting the occurrence of a flame by detecting ultraviolet rays generated from a flame during combustion is known. Yes.
  • a sensor device a photomultiplier tube, a photodiode or the like is used.
  • a cathode is installed on the lower lid
  • an anode is installed on the upper lid that transmits ultraviolet rays
  • a gas is sealed between the lower lid and the upper lid, and a current generated by the photoelectric effect when the cathode is irradiated with ultraviolet rays from a flame.
  • a flame sensor that takes out a wire from wiring provided on an upper lid and a lower lid.
  • the sensor wiring board of the present disclosure is provided with an insulating base having a recess, a cathode disposed on the bottom surface of the recess, and provided in the recess so as to be spaced apart from the cathode in the depth direction of the recess, so as to face the cathode. And an anode disposed on the surface. Further, a first wiring conductor having one end connected to the cathode and the other end provided on the outer surface of the insulating base, and a second wiring conductor having one end connected to the anode and the other end provided on the outer surface of the insulating base.
  • the cathode is characterized by having a portion that does not overlap with the anode in a plan view from the opening side of the recess of the insulating base.
  • the sensor package according to the present disclosure includes the sensor wiring board and a lid joined so as to close the opening of the concave portion of the sensor wiring board.
  • the sensor device includes the sensor package and a sealed gas sealed in the concave portion of the sensor package.
  • FIG. 1 is a plan view illustrating an example of the sensor device according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a sectional view showing an example of the sensor device according to the first embodiment, and shows a section AA in FIG. In FIG. 1, the lid and the bonding material are omitted.
  • a sensor package 30 is formed by covering the opening 12b of the recess 12 of the sensor wiring board 10 made of a ceramic substrate with a lid 20 formed of ultraviolet transmissive glass or the like through which ultraviolet rays pass, and is further enclosed in the recess 12
  • the sensor device 1 is formed by enclosing gas.
  • the lid 20 can be made of a material that transmits ultraviolet light, such as quartz or sapphire, in addition to ultraviolet transmissive glass.
  • the insulating substrate 11 constituting the sensor wiring board 10 is made of, for example, a ceramic substrate having a length of about 5 to 30 mm, a width of 5 to 30 mm, and a thickness of about 1 to 5 mm.
  • the ceramic substrate can be manufactured by laminating ceramic green sheets to form a desired shape and then firing.
  • the insulating base 11 is provided with a recess 12.
  • a metal cathode 13 is disposed on the bottom surface 12 a of the recess 12.
  • a rectangular cathode 13 is disposed on a rectangular bottom surface 12a.
  • the cathode 13 can be made of nickel, molybdenum, tungsten, or an alloy of these metals, which easily generate photoelectrons when irradiated with ultraviolet rays (185 nm to 260 nm).
  • the cathode 13 can be composed of a metallized layer.
  • a metal paste obtained by adding and mixing an appropriate organic binder, solvent, plasticizer, and the like to tungsten powder is applied to a ceramic green sheet serving as the bottom surface 12a by a conventionally known screen printing method.
  • the cathode 13 can be deposited on the bottom surface 12a by printing and applying a pattern according to the above and firing the printed metal paste together with the ceramic green sheet for the insulating substrate 11.
  • the insulating substrate 11 and the cathode 13 can be integrally formed, so that the production efficiency can be improved and the cost can be reduced.
  • the first wiring conductor 15 has one end connected to the cathode 13 and the other end provided on the outer surface of the insulating substrate 11.
  • the cathode 13 is connected to a first wiring conductor 15 provided through the insulating substrate 11, and one end of the first wiring conductor 15 is connected to the cathode 13.
  • the other end of the first wiring conductor 15 is led to the outer surface of the insulating base 11 to constitute an electrode pad 15a.
  • the anode 14 is disposed so as to be separated from the cathode 13 disposed in the recess 12 in the depth direction of the recess 12 and to face the cathode 13.
  • a mesh-shaped metal plate anode having a thickness of about 0.3 mm in which a through hole 14a is provided vertically and horizontally on a metal plate such as an Ni alloy can be used.
  • the anode 14 is supported in parallel with the cathode 13 by a plurality of support members 17 that are in contact with part of the peripheral edge of the anode 14.
  • the support member 17 is fixed to the bottom surface 12a.
  • the support member 17 may be made of the same ceramic as the ceramic substrate. Moreover, when the support member 17 does not contact the cathode 13, you may comprise with conductors, such as a metal.
  • the cathode 13 has a portion that does not overlap with the anode 14 in plan view from the opening 12b side of the recess 12 of the insulating base 11. For example, it corresponds to a portion of the cathode 13 directly below the through hole 14 a or protruding from the outer shape of the anode 14.
  • the distance between the cathode 13 and the anode 14 is about 0.3 to 0.5 mm.
  • the distance between the cathode 13 and the anode 14 is determined by the length of the support member 17 from the bottom surface 12a.
  • the sensitivity of the sensor also changes.
  • the length is determined by the length of the support member 17 from the bottom surface 12a. Therefore, individual differences in sensor sensitivity can be reduced by suppressing variations in the position of the support member 17.
  • the second wiring conductor 16 has one end connected to the anode 14 and the other end provided on the outer surface of the insulating substrate 11.
  • one end of the second wiring conductor 16 protrudes from the bottom surface 12 a and is electrically connected to the anode 14.
  • one end of the second wiring conductor 16 supports the anode 14 as a support member 16b.
  • the other end of the second wiring conductor 16 is led to the outer surface of the insulating base 11 to form an electrode pad 16a.
  • the reliability of the sensor device can be improved.
  • the electrode pads 15a and 16a are provided on the lower surface of the insulating base 11 opposite to the opening 12b of the recess 12, and are configured so that the sensor device 1 can be surface-mounted on a wiring board such as a printed board. Yes. As described above, since the sensor device can be surface-mounted, the height of the device using the sensor device can be suppressed and the size can be reduced.
  • the sensor package 30 has a lid 20 that is bonded so as to close the opening 12 b of the recess 12, and the insulating base 11 is a bonding region 11 b where the lid 20 is bonded to the peripheral edge of the opening 12 b of the recess 12. have.
  • the lid 20 disposed so as to cover the opening 12b of the sensor wiring board 10 is made of ultraviolet transmissive glass or the like that transmits ultraviolet rays.
  • the lid 20 is placed and joined on the peripheral edge 11a of the opening 12b.
  • the lid 20 and the peripheral edge portion 11a are bonded using a bonding material 21 such as low melting point glass.
  • the bonding material 21 is disposed between the lid body 20 and the bonding region 11b.
  • the sensor device 1 is formed by enclosing the encapsulated gas in the recess 12 of the sensor package 30.
  • the sensor wiring board 10 is hermetically sealed by covering the opening 12b with the lid 20.
  • the recessed portion 12 sealed by the lid 20 is filled with a sealing gas such as argon, neon, nitrogen, carbon dioxide, or hydrogen.
  • a sealing gas such as argon, neon, nitrogen, carbon dioxide, or hydrogen.
  • the light enters the cathode 13 disposed on the bottom surface 12a of the recess 12 through the through hole 14a of the anode 14, and electrons are emitted from the cathode 13 by the photoelectric effect.
  • the emitted electrons collide with the sealed gas to increase the number of electrons, and when they reach the anode 14, a current flows.
  • the sensor device 1 can be used for a flame detector and a fire alarm.
  • FIG. 3 is a plan view of the sensor package of the present embodiment. The lid and the bonding material are omitted.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the sensor package of the present embodiment, showing a cross-section BB in FIG.
  • the sensor package 30 having the lid 20 placed on the sensor wiring board 10 closes the sensor wiring board 10 and the opening 12 b of the recess 12 of the sensor wiring board 10.
  • the lid 20 is joined. Concave and convex portions are provided on the surface of the bonding region 11b.
  • a bonding region 11b is provided at the peripheral edge 11a of the recess 12 of the insulating base 11 so as to surround the recess 12, and the low-melting glass or the like is formed between the bonding region 11b and the lid 20.
  • the bonded material 21 is disposed. Prior to gas filling, the lid 20 is bonded and temporarily fixed to the sensor wiring board 10.
  • FIG. 5A and 5B are partial cross-sectional views of the sealing portion (peripheral portion 11a) and are views showing a cross-section CC in FIG.
  • FIG. 6A and FIG. 6B are explanatory diagrams showing the gas replacement step, and are views of the sealing portion (peripheral portion 11a) as seen from the upper surface side.
  • grooved part is provided in the surface of the joining area
  • a groove is formed by the concavo-convex portion in a direction from the concave portion 12 side toward the outer surface side of the sensor wiring board 10. Before sealing, the space in the recess 12 communicates with the outside of the sensor package via a groove.
  • the air in the recess is exhausted through the groove as indicated by the dotted arrow in FIG. 6A.
  • the sealing gas is filled into the space in the recess. In this way, the air in the recess can be replaced with the sealing gas.
  • the atmosphere in the furnace is a sealing gas.
  • the bonding material 21 is softened as shown in FIG. 5B, and the bonding material 21 is deformed by the dead weight of the lid 20 to fill the groove, whereby the sensor wiring board 10. And the lid 20 are joined, and the sealing gas is sealed in the recess 12.
  • a weight may be placed on the lid 20 in advance.
  • the shape of the concavo-convex portion of the bonding region 11b may be a rectangular groove shape and a wavy groove. Moreover, as FIG. 6B shows, the joining area
  • the sealing gas can be sealed in the concave portion 12 in the bonding process between the sensor wiring substrate 10 and the lid body 20, so that the efficiency is high. . Moreover, since the purity of the enclosed gas in the recess 12 can be increased, the quality of the sensor device 1 can be improved.
  • FIG. 7 is a plan view showing an example of the sensor device of the second embodiment
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing an example of the sensor device of the second embodiment.
  • the cross-section DD shown in FIG. It is shown.
  • the lid and the bonding material are omitted.
  • the difference is that a step is provided in the recess and the anode is placed on the step.
  • the insulating base 11 is provided with step portions 12 c and 12 d that support the anode 14 in the recess 12.
  • the step portions 12c and 12d of the insulating substrate 11 can be formed by adjusting the shape of the opening of the ceramic green sheets to be laminated. Further, the height of the stepped portions 12c and 12d can be determined by the thickness of the ceramic green sheets to be laminated.
  • a metal cathode 13 is provided on the bottom surface 12 a of the recess 12.
  • the cathode 13 is formed on the bottom surface 12a and a portion that slightly enters the insulating base 11 from the periphery.
  • the cathode 13 is connected to a first wiring conductor 15 provided through the insulating base 11.
  • One end of the first wiring conductor 15 is connected to the cathode 13.
  • the other end of the first wiring conductor 15 is led to the outer surface of the insulating base 11 to form an electrode pad 15a.
  • a metal anode 14 is disposed so as to be spaced apart from the cathode 13 disposed in the recess 12 in the depth direction of the recess 12 and to face the cathode 13.
  • the cathode 13 has a portion that does not overlap the anode 14 in a plan view from the opening 12 b side of the recess 12 of the insulating base 11.
  • the anode 14 may be a mesh-shaped metal plate having a thickness of about 0.3 mm in which a metal plate is provided with through holes 14a vertically and horizontally.
  • a part of the peripheral edge of the anode 14 is placed on the step portions 12 c and 12 d of the recess 12. Further, the step portions 12 c and 12 d support the anode 14.
  • the anode 14 has a rectangular shape, is placed on the step portions 12 c and 12 d, and is supported in parallel with the cathode 13.
  • the anode 14 is connected to a second wiring conductor 16 provided through the insulating substrate 11.
  • One end of the second wiring conductor 16 is on the step portion 12 c and is electrically connected to the anode 14.
  • the anode 14 is fixed on the step portion 12c with a conductive bonding material or the like.
  • the other end of the second wiring conductor 16 is led to the outer surface of the insulating base 11 to form an electrode pad 16a.
  • the anode 14 is also placed on the step portion 12d.
  • a metal layer 18 having the same shape as the second wiring conductor 16 on the step portion 12 is disposed on the step portion 12d so that the anode 14 is placed in parallel with the cathode 13.
  • the anode 14 and the metal layer 18 are connected by a conductive bonding material or the like.
  • the distance between the cathode 13 and the anode 14 is about 0.3 to 0.5 mm.
  • the distance between the cathode 13 and the anode 14 is determined by the distance from the bottom surface 12a of the stepped portions 12c and 12d. Since the distance from the bottom surface 12a of the stepped portions 12c and 12d can be determined by the thickness of the laminated ceramic green sheets, variations in the position of the anode 14 with respect to the cathode 13 can be easily suppressed, and individual differences in sensor sensitivity Can be reduced. Moreover, it becomes easy to install the anode 14 parallel to the cathode 13. In addition, since it is not necessary to separately provide a support member for separating the anode 14 and the cathode 13, the manufacturing process can be simplified.
  • FIG. 9 is a plan view showing an example of the sensor device of the third embodiment
  • FIGS. 10A and 10B are cross-sectional views showing an example of the sensor device of the third embodiment
  • 10A is a cross-sectional view showing a cross section EE shown in FIG. 9
  • FIG. 10B is a cross-sectional view showing a cross section FF shown in FIG.
  • the lid and the bonding material are omitted.
  • FIG. 11 is a plan view showing the shape of the cathode of the sensor device of the third embodiment.
  • Step portions 12e, 12f, 12g and 12h are provided at the four corners of the rectangular recess 12 when viewed from the upper surface provided on the insulating base 11.
  • the cathode 13 is disposed on the bottom surface 12 a of the recess 12. Since the stepped portions 12e, 12f, 12g, and 12h are at the four corners of the recess 12, the exposed area of the cathode 13 viewed from the opening 12b side is shown in FIGS. 7 and 8 in which stepped portions 12c and 12d are provided on opposite sides. It can be made larger than the embodiment.
  • the cathode 13 is connected to a first wiring conductor 15 provided through the insulating base 11. One end of the first wiring conductor 15 is connected to the cathode 13. The other end of the first wiring conductor 15 is led to the outer surface of the insulating base 11 to form an electrode pad 15a.
  • a metal anode 14 is disposed so as to be spaced apart from the cathode 13 disposed in the recess 12 in the depth direction of the recess 12 and to face the cathode 13.
  • the anode 14 is provided with a through hole 14a.
  • the four corners of the anode 14 are placed on the stepped portions 12e, 12f, 12g, and 12h of the recess 12.
  • Each step part 12e, 12f, 12g, 12h supports the anode.
  • the anode 14 is supported at four corners, but the anode 14 can be supported in parallel to the cathode 13 by supporting at least three points.
  • One end of the second wiring conductor 16 is disposed on the stepped portion 12e and is electrically connected to the anode 14 with a conductive bonding material or the like.
  • the other end of the second wiring conductor 16 is led to the outer surface of the insulating base 11 to form an electrode pad 16a.
  • a metal layer 18 is disposed on the stepped portions 12f, 12g, and 12h so that the anode 14 can be placed in parallel to the cathode 13, and corner portions of the anode 14 are mounted on the respective metal layers 18. And is fixed with a conductive bonding material or the like.
  • the stepped portions 12e, 12f, 12g, and 12h are provided at the corners of the rectangular recess 12, and the anode 14 is placed on the stepped portions 12e, 12f, 12g, and 12h at the corners. Since the area where the anode 14 and the cathode 13 overlap with each other can be increased, the sensitivity of the sensor device can be improved.
  • FIG. 12A to 12G are plan views illustrating the anode of the sensor device shown in the first to third embodiments.
  • the anode 14 has a large number of through holes 14a in a metal plate.
  • the mesh-shaped electrode as shown in FIG. 12A provided vertically and horizontally is not limited thereto, the cathode 13 is the anode 14 in a plan view from the opening 12b side of the recess 12 of the insulating base 11. What is necessary is just to determine the shape of the anode 14 so that it may have a part which does not overlap.
  • FIG. 12B a shape having one through-hole 14a in the center of the anode 14 and a slit-like through-hole 14a as shown in FIG.
  • FIG. 12C may be provided. Furthermore, as shown in FIG. 12D, a coiled anode 14 and a comb-like anode 14 as shown in FIG. 12E are formed so that the cathode 13 can be seen through the gap between the anodes 14. Also good.
  • the anode 14 has a narrower shape than the cathode 13, and when viewed from the opening 12 b side of the recess 12 of the insulating base 11, the cathode 13 is seen from the side of the anode 14. You may arrange
  • FIG. 12G a configuration may be adopted in which a plurality of thin anodes 14 are arranged at intervals, and the cathode 13 looks through a gap between two adjacent anodes 14. In this case, each anode 14 may be individually wired. Further, the plurality of anodes 14 may be wired by a common wiring.

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Abstract

凹部を有する絶縁基体と、凹部の底面に配設された陰極と、凹部内に、陰極から凹部の深さ方向に離間して設けられ、陰極と対向するように配設された陽極と、一端が陰極に接続され、他端が絶縁基体の外面に設けられた第１配線導体と、一端が陽極に接続され、他端が絶縁基体の外面に設けられた第２配線導体とを備え、陰極は、絶縁基体の凹部の開口側からの平面視において、陽極と重ならない部分を有するセンサ用配線基板を備えることによって信頼性の高いセンサ装置を提供する。

Description

センサ用配線基板、センサ用パッケージおよびセンサ装置
　本発明は、センサ用配線基板、センサ用パッケージおよびセンサ装置に関する。
　ボイラやガス燃焼装置の燃焼状態の監視用におよび火災監視用のセンサ装置として、燃焼する際の火炎から発生する紫外線を検知することによって、火炎の発生を検知するためのセンサ装置が知られている。このようなセンサ装置としては、光電子倍増管やフォトダイオードなどが用いられている。
　例えば、陽極と陰極を配設したガラス管にアルゴンや水素などのガスを封入して構成した光電子倍増管を用い、火炎からの紫外線が陰極に照射された際に光電効果によって生じる電流を陽極、陰極に接続したリード線から取り出す構成の火炎センサが知られている（特許文献１）。
　また、下蓋に陰極を設置し、紫外線を透過する上蓋に陽極を設置し、下蓋と上蓋の間にガスを封入し、火炎からの紫外線が陰極に照射された際に光電効果によって生じる電流を上蓋、下蓋に設けた配線から取り出す火炎センサが知られている。（特許文献２）。
特開２０１２－２０７９６７号公報 特開２０１３－１９７１９号公報
　本開示のセンサ用配線基板は、凹部を有する絶縁基体と、凹部の底面に配設された陰極と、凹部内に、陰極から凹部の深さ方向に離間して設けられ、陰極と対向するように配設された陽極とを備える。さらに、一端が陰極に接続され、他端が絶縁基体の外面に設けられた第１配線導体と、一端が陽極に接続され、他端が絶縁基体の外面に設けられた第２配線導体とを備え、陰極は、絶縁基体の凹部の開口側からの平面視において、陽極と重ならない部分を有することを特徴とするものである。
　本開示のセンサ用パッケージは、上記センサ用配線基板と、センサ用配線基板の前記凹部の開口を塞ぐように接合された蓋体と、を備えることを特徴とするものである。
　本開示のセンサ装置は、上記センサ用パッケージと、センサ用パッケージの前記凹部内に封入される封入ガスと、を備えることを特徴とするものである。
第１実施形態のセンサ装置の一例を示す平面図である。 第１実施形態のセンサ装置の一例を示す断面図である。 本実施形態のセンサ用パッケージの一例を示す平面図である。 本実施形態のセンサ用パッケージの一例を示す断面図である。 本実施形態のセンサ用パッケージの一例を示す部分断面図である。 本実施形態のセンサ用パッケージの一例を示す部分断面図である。 ガス置換の工程を示す説明図である。 ガス置換の工程を示す説明図である。 第２実施形態のセンサ装置の一例を示す平面図である。 第２実施形態のセンサ装置の一例を示す断面図である。 第３実施形態のセンサ装置の一例を示す平面図である。 第３実施形態のセンサ装置の一例を示す断面図である。 第３実施形態のセンサ装置の一例を示す断面図である。 第３実施形態のセンサ装置の陰極の形状を示す平面図である。 本実施形態の陽極を示す平面図である。 本実施形態の陽極を示す平面図である。 本実施形態の陽極を示す平面図である。 本実施形態の陽極を示す平面図である。 本実施形態の陽極を示す平面図である。 本実施形態の陽極を示す平面図である。 本実施形態の陽極を示す平面図である。
　以下、図面を用いて各実施形態のセンサ装置について説明する。図１は、第１実施形態のセンサ装置の一例を示す平面図である。また、図２は、第１実施形態のセンサ装置の一例を示す断面図であり、図１の断面Ａ－Ａを示すものである。なお、図１において蓋体および接合材は、省略されている。セラミック基板で構成されたセンサ用配線基板１０の凹部１２の開口１２ｂを紫外線が透過する紫外線透過ガラス等で形成された蓋体２０で覆ってセンサ用パッケージ３０を形成し、さらに、凹部１２に封入ガスを封入することによってセンサ装置１が形成されている。蓋体２０は、紫外線透過ガラスの他、石英やサファイアなどの紫外線が透過する材料を用いることができる。
　センサ用配線基板１０を構成する絶縁基体１１は、例えば、縦５～３０ｍｍ、横５～３０ｍｍ、厚さ１～５ｍｍ程度のセラミック基板から構成されている。セラミック基板は、セラミックグリーンシートを積層して所望の形状を形成した後、焼成することによって製造することができる。絶縁基体１１には凹部１２が設けられている。凹部１２の底面１２ａには金属の陰極１３が配設されている。本実施形態においては、矩形の底面１２ａ上に矩形の陰極１３が配置されている。
　陰極１３には、紫外線（１８５ｎｍ～２６０ｎｍ）の照射によって光電子が発生しやすいニッケル、モリブデン、タングステンおよびそれらの金属の合金を用いることができる。陰極１３は、メタライズ層で構成することができる。例えばタングステンのメタライズ層を形成する場合には、タングステン粉末に適当な有機バインダー、溶剤、可塑剤等を添加混合して得た金属ペーストを、底面１２ａとなるセラミックグリーンシートに従来周知のスクリーン印刷法によってパターンを印刷して塗布し、印刷した金属ペーストを絶縁基体１１用のセラミックグリーンシートとともに焼成することによって、底面１２ａ上に陰極１３を被着形成することができる。陰極１３にメタライズ層を使用することによって、絶縁基体１１と陰極１３とを一体的に形成できるので生産効率が向上し、コストダウンを図ることができる。
　第１配線導体１５は、一端が陰極１３に接続され、他端が絶縁基体１１の外面に設けられている。本実施例においては、陰極１３は、絶縁基体１１を貫通して設けられた第１配線導体１５に接続され、第１配線導体１５の一端は、陰極１３に接続されている。また、第１配線導体１５の他端は、絶縁基体１１の外面まで導かれて、電極パッド１５ａを構成している。
　凹部１２内に配設された陰極１３から凹部１２の深さ方向に離間するとともに、陰極１３と対向するように陽極１４が配設されている。本実施形態の陽極１４には、Ｎｉ合金などの金属板に縦横に透孔１４ａを設けた厚さ０．３ｍｍ程度のメッシュ状の金属板の陽極を用いることができる。陽極１４は、陽極１４の周縁部の一部に当接した複数の支持部材１７によって陰極１３と平行になるように支持されている。支持部材１７は、底面１２ａに固定されている。支持部材１７は、セラミック基板と同じセラミックで構成しても良い。また、支持部材１７が陰極１３に接触しない場合には、金属などの導電体で構成してもよい。
　また、陰極１３は、絶縁基体１１の凹部１２の開口１２ｂ側から平面視において、陽極１４と重ならない部分を有している。例えば、透孔１４ａの直下や、陽極１４の外形からはみ出た陰極１３の部分が相当する。陰極１３と陽極１４との距離は、０．３～０．５ｍｍ程度である。陰極１３と陽極１４との間隔は、支持部材１７の底面１２ａからの長さによって定まっている。
　陰極１３と陽極１４の距離が変化すると、センサの感度も変化する。本実施例においては、支持部材１７の底面１２ａからの長さによって定まっている。したがって、支持部材１７の位置のバラツキを抑えることで、センサ感度の個体差を小さくすることができる。
　第２配線導体１６は、一端が陽極１４に接続され、他端が絶縁基体１１の外面に設けられている。本実施例では、第２配線導体１６の一端は、底面１２ａから突出して陽極１４に電気的に接続している。底面１２ａから突出した部分は、第２配線導体１６の一端は、支持部材１６ｂとして、陽極１４を支持している。また、第２配線導体１６の他端は、絶縁基体１１の外面まで導かれて、電極パッド１６ａとなっている。
　陰極１３および陽極１４の配線がセンサ用配線基板に全て配置されており、配線が他の構成部品の影響を受けることがないので、センサ装置の信頼性を高めることができる。また、電極パッド１５ａ、１６ａは、凹部１２の開口１２ｂとは反対側の絶縁基体１１の下面に設けられており、センサ装置１をプリント基板などの配線基板上に表面実装できるように構成されている。このようにセンサ装置は表面実装できるので、センサ装置を用いた機器の高さを抑え、小型化を図ることができる。
　センサ用パッケージ３０は、凹部１２の開口１２ｂを塞ぐように接合される蓋体２０を有しており、絶縁基体１１は凹部１２の開口１２ｂの周縁部に蓋体２０が接合される接合領域１１ｂを有している。本実施例では、センサ用配線基板１０の開口１２ｂを覆うように配置されている蓋体２０は、紫外線を透過する紫外線透過ガラスなどで構成されている。蓋体２０は、開口１２ｂの周縁部１１ａ上に載置されて接合されている。蓋体２０と、周縁部１１ａとは、低融点ガラスなどの接合材２１を用いて接合されている。接合材２１は、蓋体２０と、接合領域１１ｂとの間に配設されている。
　センサ用パッケージ３０の凹部１２内に封入ガスを封入することによってセンサ装置１が形成される。本実施例においては、センサ用配線基板１０は、開口１２ｂを蓋体２０によって覆って密閉されている。蓋体２０によって密閉された凹部１２にはアルゴン、ネオン、窒素、二酸化炭素、水素などの封入ガスが封入されている。センサ装置１へ火炎から放射される紫外線が蓋体２０を通って入射すると、紫外線の一部は、開口１２ｂ側から平面視において、陰極１３の陽極１４と重ならない部分に入射する。本実施例においては、陽極１４の透孔１４ａを通って凹部１２の底面１２ａに配置された陰極１３に入射して、光電効果によって陰極１３から電子が放出される。放出された電子は封入されたガスと衝突することによって電子数が増加し、それらが陽極１４に達することで電流が流れる。センサ装置１に生じる電流を計測することによって、火炎の有無および火炎の状態を検知することができる。センサ装置１は、炎検知器および火災報知機に用いることができる。
　センサ用パッケージ３０に封入ガスを封入するためには、センサ用パッケージ３０の凹部１２内の空気を封入ガスに置換して封止する必要がある。図３は、本実施形態のセンサ用パッケージの平面図である。なお、蓋体および接合材は省略されている。図４は本実施形態のセンサ用パッケージの断面図であり、図３の断面Ｂ－Ｂを示すものである。
　図４に示されるように、センサ用配線基板１０の上に蓋体２０を載置したセンサ用パッケージ３０は、センサ用配線基板１０とセンサ用配線基板１０の凹部１２の開口１２ｂを塞ぐように、蓋体２０が接合されている。接合領域１１ｂの表面には凹凸部が設けられている。本実施例においては、絶縁基体１１の凹部１２の周縁部１１ａに接合領域１１ｂが凹部１２を取り囲むように設けられており、接合領域１１ｂと蓋体２０との間には低融点ガラスなどで構成された接合材２１が配置されている。ガス封入前において、蓋体２０は、センサ用配線基板１０に接合されて仮固定されている。
　図５Ａおよび図５Ｂは、封止部（周縁部１１ａ）の部分断面図であり、図３の断面Ｃ－Ｃを示す図である。また、図６Ａおよび図６Ｂは、ガス置換の工程を示す説明図であり、封止部（周縁部１１ａ）を上面側から見た図である。図５Ａに示すように、周縁部１１ａにおいて、接合領域１１ｂの表面には凹凸部が設けられている。さらに、凹凸部によって、凹部１２側からセンサ用配線基板１０の外面側に向かう方向に溝が形成されている。封止前において、凹部１２内の空間とセンサ用パッケージの外側とは溝を介して連通している。封止前のパッケージを加熱炉に入れて炉内の空気を排気していくと、図６Ａの点線の矢印に示されるように、凹部内の空気が溝を通って排気される。次に封止ガスを炉内に導入図の実線の矢印に示されるように、凹部内の空間に封止ガスを充填する。このようにして凹部内の空気を封止ガスに置換することができる。このとき、炉内の雰囲気は、封止ガスになっている。
　次に、加熱炉の温度を上昇させると、図５Ｂに示されるように接合材２１が軟化し、蓋体２０の自重によって接合材２１が変形して溝を埋めることによって、センサ用配線基板１０と蓋体２０が接合されるともに、凹部１２内に封止ガスが密封される。接合材２１の変形を促進するために、予め蓋体２０の上に錘を載せておいてもよい。
　接合領域１１ｂの凹凸部の形状は、矩形の溝状および波状の溝であってもよい。また図６Ｂに示されるように、接合領域１１ｂは、エンボス状であってもよい。すなわち、蓋体２０を重ねたときに接合領域１１ｂの凹部１２側と外面側が連通するような形状の凹凸部であればよい。センサ用パッケージ３０において、絶縁基体１１の接合領域１１ｂに凹凸部を設けることで、センサ用配線基板１０と蓋体２０との接着工程において凹部１２内に封止ガスを封止できるので効率がよい。また、凹部１２内の封入ガスの純度を高めることができるので、センサ装置１の品質を向上させることができる。
　図７は、第２実施形態のセンサ装置の一例を示す平面図であり、図８は、第２実施形態のセンサ装置の一例を示す断面図であり、図７に示される断面Ｄ－Ｄを示すものである。なお、図７において蓋体および接合材は、省略されている。図１、図２に示されるセンサ装置と比較して、凹部に段差部を設けて、陽極を段差部に載置したところが異なる。
　絶縁基体１１は、凹部１２内に陽極１４を支持する段差部１２ｃ、１２ｄが設けられている。絶縁基体１１の段差部１２ｃ、１２ｄは、積層するセラミックグリーンシートの開口の形状を調整して形成することができる。また、段差部１２ｃおよび１２ｄの高さは積層するセラミックグリーンシートの厚みによって定めることができる。
　凹部１２の底面１２ａには金属の陰極１３が設けられている。陰極１３は、底面１２ａと、周縁から絶縁基体１１に少し入り込んだ部分に形成されている。陰極１３は、絶縁基体１１を貫通して設けられた第１配線導体１５に接続されている。第１配線導体１５は、一端が陰極１３に接続されている。第１配線導体１５の他端は、絶縁基体１１の外面まで導かれて、電極パッド１５ａとなっている。
　凹部１２内に配設された陰極１３から凹部１２の深さ方向に離間するとともに、陰極１３と対向するように金属の陽極１４が配設されている。また、陰極１３は、絶縁基体１１の凹部１２の開口１２ｂ側からの平面視において、陽極１４と重ならない部分を有している。本実施形態においては、陽極１４は、第１実施形態と同様に、金属板に縦横に透孔１４ａを設けた厚さ０．３ｍｍ程度のメッシュ状の金属板を用いることができる。陽極１４の周縁部の一部は凹部１２の段差部１２ｃ、１２ｄに載置されている。また、段差部１２ｃ、１２ｄは、陽極１４を支持している。本実施形態においては、陽極１４は長方形状であり、段差部１２ｃ、１２ｄ上に載置され、陰極１３に対し平行に支持されている。
　陽極１４は、絶縁基体１１を貫通して設けられた第２配線導体１６に接続されている。第２配線導体１６の一端は、段差部１２ｃ上にあって、陽極１４に電気的に接続されている。陽極１４は導電性接合材などで段差部１２ｃ上に固定されている。第２配線導体１６の他端は、絶縁基体１１の外面まで導かれて、電極パッド１６ａとなっている。
　陽極１４は、段差部１２ｄ上にも載置されている。段差部１２ｄ上には陽極１４が陰極１３に対して平行に載置されるように、段差部１２上の第２配線導体１６と同様の形状の金属層１８が配置されている。陽極１４と金属層１８とは導電性接合材などで接続されている。
　本実施例においては、陰極１３と陽極１４との距離は、０．３～０．５ｍｍ程度である。陰極１３と陽極１４との間隔は、段差部１２ｃ、１２ｄの底面１２ａからの距離によって定まっている。段差部１２ｃ、１２ｄの底面１２ａからの距離は、積層するセラミックグリーンシートの厚みによって定めることができるので、陰極１３対する陽極１４の位置のバラツキを容易に抑制することができ、センサ感度の個体差を小さくすることができる。また、陽極１４を陰極１３に対して平行に設置することが容易になる。また、陽極１４と陰極１３とを離間させるための支持部材を別途設ける必要がないので製造工程を簡略化することができる。
　図９は、第３実施形態のセンサ装置の一例を示す平面図であり、図１０Ａおよび図１０Ｂは、第３実施形態のセンサ装置の一例を示す断面図である。図１０Ａは、図９に示される断面Ｅ－Ｅを示す断面図であり、図１０Ｂは、図９に示される断面Ｆ－Ｆを示す断面図である。なお、図９において蓋体および接合材は、省略されている。図７、図８に示されるセンサ装置と比較して、段差部の形状が異なるものである。また、図１１は、第３実施形態のセンサ装置の陰極の形状を示す平面図である。
　絶縁基体１１に設けられた上面から見て矩形状の凹部１２の四隅に段差部１２ｅ、１２ｆ、１２ｇおよび１２ｈが設けられている。陰極１３は、凹部１２の底面１２ａに配設されている。段差部１２ｅ、１２ｆ、１２ｇ、１２ｈが凹部１２の四隅にあるので、開口１２ｂ側からみた陰極１３の露出面積を、対向する辺に段差部１２ｃ、１２ｄを設けた図７、図８に示される実施形態よりも大きくすることができる。陰極１３は、絶縁基体１１を貫通して設けられた第１配線導体１５に接続されている。第１配線導体１５は、一端が陰極１３に接続されている。第１配線導体１５の他端は、絶縁基体１１の外面まで導かれて、電極パッド１５ａとなっている。
　凹部１２内に配設された陰極１３から凹部１２の深さ方向に離間するとともに、陰極１３と対向するように金属の陽極１４が配設されている。陽極１４には透孔１４ａが設けられている。陽極１４の四隅は凹部１２の段差部１２ｅ、１２ｆ、１２ｇ、１２ｈに載置されている。それぞれの段差部１２ｅ、１２ｆ、１２ｇ、１２ｈは、陽極１４を支持している。本実施の形態においては、陽極１４は４隅で支持されているが、少なくとも３点を支持することで、陽極１４を陰極１３に平行に支持することができる。
　段差部１２ｅ上には、第２配線導体１６の一端が配設されており、導電性接合材などで陽極１４と電気的に接続している。第２配線導体１６の他端は、絶縁基体１１の外面まで導かれて、電極パッド１６ａとなっている。段差部１２ｆ、１２ｇおよび１２ｈ上には、陽極１４が陰極１３に対して平行に設置できるように、金属層１８が配設されており、それぞれの金属層１８上に陽極１４の角部が載置され導電性接合材などで固定されている。
　このように矩形状の凹部１２の角部に段差部１２ｅ、１２ｆ、１２ｇ、１２ｈに設け、陽極１４を角部の段差部１２ｅ、１２ｆ、１２ｇ、１２ｈに載置する構成とすることによって、上面からみて陽極１４と陰極１３とが重なっている面積を増やすことができるので、センサ装置の感度を向上させることができる。
　図１２Ａ～図１２Ｇは、上記第１～第３実施形態で示したセンサ装置の陽極を例示する平面図であり、上述の実施の形態においては、陽極１４は金属板に多数の透孔１４ａを縦横に設けた図１２Ａに示されるようなメッシュ状の電極であったが、これに限定されることはなく、絶縁基体１１の凹部１２の開口１２ｂ側からの平面視において、陰極１３が陽極１４と重ならない部分を有するように陽極１４の形状を定めればよい。例えば、図１２Ｂに示されるように、陽極１４の中央に１つの透孔１４ａを有する形状、および、図１２Ｃに示されるように、スリット状の透孔１４ａを有していてもよい。さらに、図１２Ｄに示されるように、コイル状の陽極１４や、図１２Ｅに示されるように櫛歯状の陽極１４であって、陽極１４の隙間から陰極１３が覗くことができる形状であってもよい。
　さらに、図１２Ｆに示されるように陰極１３に対して陽極１４が幅狭の形状であって、絶縁基体１１の凹部１２の開口１２ｂ側から平面視した場合に陽極１４の側方から陰極１３が覗くように陽極１４を配設してもよい。また、図１２Ｇに示されるように、細い陽極１４を間隔をあけて複数配設し、隣り合う２つの陽極１４の隙間から陰極１３が覗く構成でもよい。この場合において、各陽極１４をそれぞれ個別に配線してもよい。また、複数の陽極１４を共通する１つの配線で配線してもよい。
　以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更、改良等が可能である。
　１　　　センサ装置
　１０　　センサ用配線基板
　１１　　絶縁基体
　１１ａ　周縁部
　１１ｂ　接合領域
　１２　　凹部
　１２ａ　底面
　１２ｂ　開口
　１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ、１２ｆ、１２ｇ、１２ｈ　　段差部
　１３　　陰極
　１４　　陽極
　１４ａ　透孔
　１５　　第１配線導体
　１５ａ、１６a　電極パッド
　１６　　第２配線導体
　１６ｂ、１７　支持部材
　１８　　金属層
　２０　　蓋体
　２１　　接合材
　３０　　センサ用パッケージ

Claims (6)

  1. 　凹部を有する絶縁基体と、
    　前記凹部の底面に配設された陰極と、
    　前記凹部内に、前記陰極から前記凹部の深さ方向に離間して設けられ、前記陰極と対向するように配設された陽極と、
    　一端が前記陰極に接続され、他端が前記絶縁基体の外面に設けられた第１配線導体と、
    　一端が前記陽極に接続され、他端が前記絶縁基体の外面に設けられた第２配線導体とを備え、
    　前記陰極は、前記絶縁基体の凹部の開口側からの平面視において、前記陽極と重ならない部分を有することを特徴とするセンサ用配線基板。
  2. 　前記陰極は、メタライズ層で構成されていることを特徴とする請求項１に記載のセンサ用配線基板。
  3. 　前記絶縁基体は、前記凹部内に、前記陽極を支持する段差部を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のセンサ用配線基板。
  4. 　請求項１～３のいずれか１つに記載のセンサ用配線基板と、
    　該センサ用配線基板の前記凹部の開口を塞ぐように接合された蓋体と、を備えるセンサ用パッケージ。
  5. 　前記絶縁基体は、前記凹部の開口の周縁部に前記蓋体が接合される接合領域を有し、
    　該接合領域の表面に凹凸部が設けられていることを特徴とする請求項４に記載のセンサ用パッケージ。
  6. 　請求項４または請求項５に記載のセンサ用パッケージと、
    　該センサ用パッケージの前記凹部内に封入される封入ガスと、を備えたセンサ装置。
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