WO2023248575A1 - 赤外線検出器 - Google Patents

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WO2023248575A1
WO2023248575A1 PCT/JP2023/013848 JP2023013848W WO2023248575A1 WO 2023248575 A1 WO2023248575 A1 WO 2023248575A1 JP 2023013848 W JP2023013848 W JP 2023013848W WO 2023248575 A1 WO2023248575 A1 WO 2023248575A1
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WO
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Prior art keywords
thermopile
main surface
chip
chips
base portion
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/013848
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
勝己 柴山
隆文 能野
雅昭 武藤
勝彦 加藤
Original Assignee
浜松ホトニクス株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 浜松ホトニクス株式会社 filed Critical 浜松ホトニクス株式会社
Publication of WO2023248575A1 publication Critical patent/WO2023248575A1/ja

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Classifications

    • 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 disclosure relates to an infrared detector.
  • Patent Document 1 describes an infrared detection element that includes a package having a base portion and a plurality of thermopile chips arranged on the main surface of the base portion.
  • a plurality of thermopile chips are electrically connected in series.
  • thermopile chips In recent years, for example, as the application of infrared detectors to various fields and applications has progressed, infrared detectors with high sensitivity are sometimes desired.
  • the resistance value of the circuit constituting the infrared detector may increase due to the presence of a plurality of thermopile chips, making it difficult to improve sensitivity.
  • thermopile chips there are restrictions on the arrangement of the thermopile chips on the main surface, and it is difficult to secure a large light-receiving area, which makes it difficult to improve the sensitivity.
  • the present disclosure aims to provide an infrared detector that can improve sensitivity.
  • An infrared detector includes a base, first to third lead pins protruding from the main surface of the base, and a housing space arranged on the main surface of the base. a package having a cap portion defining a cap portion; and a plurality of thermopile chips disposed on the main surface of the base portion, the plurality of thermopile chips having first to third thermopile chips, the first and third thermopile chips having a first to third thermopile chips.
  • the two thermopile chips are electrically connected in series, and the first chip unit including the first and second thermopile chips and the second chip unit including the third thermopile chip are electrically connected in parallel.
  • the first and second lead pins are arranged to line up along the second direction via the first straight line, and the first and third lead pins are arranged along the second straight line.
  • the first thermopile chips are arranged along the first direction through the lead pins, the first thermopile chips are arranged on the second straight line, the first thermopile chips are arranged on the straight line connecting the first and third lead pins, and the second and third lead pins are arranged on the straight line connecting the first and third lead pins.
  • the thermopile chips are arranged so as to be lined up on the first straight line via the reference position.
  • thermopile chips electrically connected in series
  • second chip unit including a third thermopile chip
  • thermopile chips By connecting them in parallel, the resistance value of the circuit can be reduced compared to when the first to third thermopile chips are electrically connected in series.
  • thermopile chips because of the package structure in which multiple lead pins protrude from the main surface, there are restrictions on the placement of thermopile chips on the main surface, so we optimized the placement of the first to third thermopile chips to ensure a large light-receiving area. Can be done. Therefore, according to the infrared detector according to one aspect of the present disclosure, sensitivity can be improved.
  • the cap portion is formed with a light passage opening that faces the main surface of the base portion, and when viewed from a direction perpendicular to the main surface of the base portion, light passes through the cap portion.
  • the opening may overlap the first to third thermopile chips and may not overlap the first to third lead pins. According to this, while preventing the infrared rays that have passed through the light passage aperture from hitting the first to third lead pins and being diffusely reflected and generating noise, the infrared rays can be efficiently incident on the light receiving surfaces of the first to third thermopile chips. be able to.
  • the plurality of thermopile chips further include a fourth thermopile chip disposed on the main surface of the base part and included in the second chip unit.
  • the third and fourth thermopile chips are electrically connected in series, and when viewed from the direction perpendicular to the main surface of the base part, the first and fourth thermopile chips are located on the second straight line via the reference position. They may be arranged side by side. According to this, it is possible to optimize the arrangement of the first to fourth thermopile chips and secure a large light-receiving area while keeping the circuit resistance to the same value as when using one thermopile chip. Become.
  • the cap portion has a light passage opening that faces the main surface of the base portion, and the cap portion has a light passing opening that faces the main surface of the base portion.
  • the light passing aperture may overlap the first to fourth thermopile chips and may not overlap the first to third lead pins. According to this, while preventing the infrared rays that have passed through the light passage opening from being diffusely reflected on the first to third lead pins and generating noise, the infrared rays can be efficiently incident on the light receiving surfaces of the first to fourth thermopile chips. be able to.
  • thermopile chip is electrically connected to the third lead pin by the first wire
  • the second thermopile chip is electrically connected to the third lead pin by the first wire
  • the third thermopile chip is electrically connected to the third lead pin by a third wire
  • the fourth thermopile chip is electrically connected to the second lead pin.
  • the first and second thermopile chips are electrically connected to each other by a fifth wire
  • the third and fourth thermopile chips are electrically connected to each other by a sixth wire. may have been done.
  • the length of each wire can be shortened to reduce the resistance value, making it possible to further improve sensitivity.
  • both the thermopile chip and the light passage opening have a rectangular shape when viewed from a direction perpendicular to the main surface of the base portion.
  • the straight line along the diagonal of the thermopile chip may be inclined by 45 degrees with respect to the straight line along the diagonal of the light passage aperture. According to this, infrared rays can be efficiently made incident on the light receiving surfaces of the plurality of thermopile chips while preventing infrared rays from hitting the first to third lead pins through the light passage openings.
  • both the thermopile chip and the light passage opening have a square shape when viewed from a direction perpendicular to the main surface of the base portion.
  • the length of one side of the light passing aperture may be greater than twice the length of one side of the thermopile chip.
  • each of the thermopile chips has a membrane formed in the center when viewed from a direction perpendicular to the main surface of the base. and an edge surrounding the membrane, the light-passing aperture overlapping the membrane of the thermopile chip when viewed from a direction perpendicular to the main surface of the base, but not overlapping at least a portion of the edge. good. According to this, while allowing infrared rays to efficiently enter the membrane in which the hot junction is formed, it is possible to easily configure a structure in which the light passage opening does not overlap with the first to third lead pins when viewed from the direction perpendicular to the main surface of the base part. can be realized.
  • the light passage opening connects the first and second lead pins when viewed from a direction perpendicular to the main surface of the base portion. It may be arranged on a straight line, and may be arranged on a straight line connecting the first and third lead pins.
  • the light passing apertures are arranged on the plurality of thermopile chips, and infrared rays can be efficiently made to enter the light receiving surfaces of the plurality of thermopile chips through the light passing apertures.
  • thermopile chip when viewed from a direction perpendicular to the main surface of the base portion, at least a portion of the second thermopile chip is connected to the first thermopile chip. At least a portion of the third thermopile chip may be located between the first thermopile chip and the fourth thermopile chip. According to this, the second thermopile chip and the third thermopile chip can be brought close to each other in the first direction, and it becomes possible to efficiently cause infrared rays to enter the light receiving surfaces of the second and third thermopile chips.
  • the package further includes a fourth lead pin protruding from the main surface of the base and perpendicular to the main surface of the base.
  • the second and fourth lead pins are arranged along the first direction via the second straight line, and the fourth thermopile chip is arranged along the straight line connecting the second and fourth lead pins. It may be placed above. According to this, infrared rays can be efficiently incident on the light receiving surface of the fourth thermopile chip.
  • the cap portion has a light passage opening that faces the main surface of the base portion, and the cap portion has a light passage opening that faces the main surface of the base portion.
  • the light passing aperture may overlap the first to fourth thermopile chips and may not overlap the first to fourth lead pins. According to this, it is possible to prevent infrared rays from hitting the first to fourth lead pins through the light passage apertures, while efficiently allowing infrared rays to enter the light receiving surfaces of the first to fourth thermopile chips.
  • thermopile chips are arranged on the main surface of the base part, and the fifth thermopile chip included in the first chip unit
  • the thermopile chip may further include a chip, and the first, second, and fifth thermopile chips may be electrically connected in series. According to this, the presence of the fifth thermopile chip makes it possible to further improve the sensitivity.
  • thermopile chips are arranged on the main surface of the base part, and the fifth thermopile chip included in the first chip unit
  • the first, second, and fifth thermopile chips are electrically connected in series
  • the fifth thermopile chip is connected to the second and third thermopile chips when viewed from a direction perpendicular to the main surface of the base. It may be arranged between the thermopile chips so as to overlap with the reference position. According to this, the sensitivity can be further improved due to the presence of the fifth thermopile chip, and the arrangement of the first to fifth thermopile chips can be optimized to ensure a large light-receiving area.
  • the cap portion has a light passage opening that faces the main surface of the base portion, and the cap portion has a light passing opening that faces the main surface of the base portion.
  • the light passing aperture may overlap the first to fifth thermopile chips and not overlap the first to third lead pins. According to this, it is possible to prevent infrared rays from hitting the first to third lead pins through the light passage apertures, while efficiently allowing infrared rays to enter the light-receiving surfaces of the first to fifth thermopile chips. .
  • the reference position overlaps the center position of the light passage aperture when viewed from a direction perpendicular to the main surface of the base portion. You can. According to this, a plurality of thermopile chips can be arranged based on the center position of the light passage aperture when viewed from a direction perpendicular to the main surface of the base part, and the infrared rays that have passed through the light passage aperture are transferred to the plurality of thermopile chips. It becomes possible to make the light incident on the light receiving surface efficiently.
  • FIG. 1 is a plan view showing an infrared detector according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional perspective view showing the thermopile chip of FIG. 1.
  • FIG. 5 is a diagram schematically showing a cross section of the thermopile chip of FIG. 4.
  • FIG. 6 is a plan view showing the infrared detector of FIG. 1 with the window portion omitted.
  • FIG. 7 is a perspective view showing a part of the infrared detector of FIG. 1.
  • FIG. 8 is a plan view showing a schematic structure of the infrared detector of FIG. 1.
  • FIG. 1 is a plan view showing an infrared detector according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG.
  • FIG. 3 is a cross-
  • FIG. 9 is a schematic circuit diagram showing electrical connections of thermopile chips in the infrared detector of FIG. 1.
  • FIG. 10 is a perspective view showing a part of the infrared detector according to the second embodiment.
  • FIG. 11 is a plan view showing a schematic structure of the infrared detector shown in FIG. 10.
  • FIG. 12 is a schematic circuit diagram showing electrical connections of thermopile chips in the infrared detector of FIG. 10.
  • FIG. 13 is a perspective view showing a part of the infrared detector according to the third embodiment.
  • FIG. 14 is a plan view showing a schematic structure of the infrared detector shown in FIG. 13.
  • FIG. 15 is a schematic circuit diagram showing electrical connections of thermopile chips in the infrared detector of FIG. 13.
  • FIG. 16 is a perspective view showing a part of the infrared detector according to the first modification.
  • FIG. 17 is a plan view showing a schematic structure of the infrared detector shown in FIG. 16.
  • FIG. 18 is a perspective view showing a part of an infrared detector according to a second modification.
  • FIG. 19 is a plan view showing a schematic structure of the infrared detector shown in FIG. 18.
  • the infrared detector 1 is a detector that detects infrared rays.
  • the infrared detector 1 is used for, for example, a radiation thermometer, gas analysis, flame detection, and the like.
  • the infrared detector 1 here is a highly sensitive type detector for flame detection, and detects infrared rays due to CO 2 resonance radiation from the flame.
  • the infrared detector 1 includes a package 10 having a housing space R, and a plurality of thermopile chips 30 arranged within the housing space R.
  • the package 10 has a base portion 11, a first lead pin 12, a second lead pin 13, a third lead pin 14, a fourth lead pin 15, a cap portion 16, and a window portion 17.
  • the base portion 11 has a disk shape whose thickness direction is in the Z direction.
  • a plurality of thermopile chips 30 are mounted on the main surface 11a of the base portion 11 on one side in the Z direction.
  • the main surface 11a is a circular plane when viewed from the Z direction.
  • a flange portion 11b that projects radially outward is provided at the other end of the base portion 11 in the Z direction.
  • the base portion 11 is made of a material containing Kovar, for example.
  • the diameter of the base portion 11 is, for example, about 10 mm.
  • the thickness of the base portion 11 is, for example, about 2 mm.
  • the first to fourth lead pins 12 to 15 are terminal members that protrude from the main surface 11a of the base portion 11.
  • the first to fourth lead pins 12 to 15 extend in the Z direction so as to penetrate the base portion 11.
  • the first to fourth lead pins 12 to 15 also protrude from the main surface 11c of the base portion 11 on the other side in the Z direction.
  • the first to fourth lead pins 12 to 15 are arranged apart from each other.
  • An insulating portion 11d made of hermetic glass or the like is provided around the first to third lead pins 12 to 14 in the base portion 11. Thereby, the first to third lead pins 12 to 14 are insulated from the base portion 11.
  • An insulating portion 11d is not provided in the base portion 11 around the fourth lead pin 15.
  • the fourth lead pin 15 is electrically connected to the base portion 11 and functions as a ground (see FIG. 9).
  • the height from the main surface 11a of the base part 11 to the upper surface of the first to fourth lead pins 12 to 15 is (the thickness of the thermopile chip 30).
  • the cap part 16 is arranged on the main surface 11a of the base part 11, and defines (defines) the accommodation space R together with the base part 11.
  • the cap portion 16 has a circular cup shape that is open on the other side in the Z direction.
  • the inner diameter of the cap portion 16 corresponds to the outer diameter of the base portion 11.
  • a flange portion 16a that protrudes radially outward is provided at the end of the cap portion 16 on the opening side.
  • the cap portion 16 is arranged coaxially with the base portion 11 so as to cover the main surface 11a of the base portion 11.
  • the cap portion 16 is fixed to the base portion 11 with its flange portion 16 a in contact with the flange portion 11 b of the base portion 11 .
  • the center position of the cap portion 16 coincides with the center position of the main surface 11a of the base portion 11 when viewed from the Z direction.
  • a housing space R is defined by the bottom surface and inner circumferential surface of the cap portion 16 and the main surface 11a of the base portion 11.
  • a light passage opening 18 facing the main surface 11a of the base portion 11 is formed in the cap portion 16.
  • the light passage opening 18 is a through hole that penetrates the cap portion 16 in the Z direction, and communicates the inside and outside of the cap portion 16 (accommodation space R).
  • the light passage aperture 18 has a rectangular shape when viewed from the Z direction, and specifically, a square shape.
  • the distance from the top surface of the thermopile chip 30 to the inner surface of the cap portion 16 facing the thermopile chip 30 is, for example, about 1 mm.
  • the distance from the top surface of the thermopile chip 30 to the inner surface of the cap portion 16 facing the thermopile chip 30 is smaller than the thickness of the base portion.
  • the window portion 17 is provided in the cap portion 16 so as to close the light passage opening 18.
  • the window portion 17 is fixed to the inner side of the cap portion 16 at the edge of the light passage opening 18 of the cap portion 16 so as to close the light passage opening 18 .
  • the window portion 17 has a plate shape whose thickness direction is in the Z direction.
  • the window portion 17 is fitted into the light passage opening 18 from the inside of the cap portion 16 .
  • the window portion 17 is made of a material (eg, silicon) that is transparent to infrared rays.
  • the window portion 17 constitutes, for example, a bandpass filter that cuts light of wavelengths other than infrared wavelengths. The infrared rays enter the accommodation space R through the window 17.
  • the window portion 17 is formed with a thinned portion at the outer edge in order to fit into the cap portion 16. Thereby, the fixing strength between the cap portion 16 and the window portion 17 can be increased.
  • the thickness of the window portion 17 is, for example, 0.5 mm.
  • the thickness of the window portion 17 is greater than the thickness of the thermopile chip 30.
  • the thermopile chip 30 is a thermal detection sensor that utilizes the Seebeck effect to obtain a thermoelectromotive force proportional to the amount of incident infrared energy.
  • the thermopile chip 30 is capable of detecting the absolute amount of infrared rays.
  • the plurality of thermopile chips 30 are arranged on the main surface 11a of the base portion 11.
  • the thermopile chip 30 is a rectangular chip when viewed from the Z direction.
  • the thermopile chip 30 has a square shape when viewed from the Z direction.
  • the surface of the thermopile chip 30 constitutes a light receiving surface.
  • Thermopile chip 30 is a single element thermopile. When viewed from the Z direction, the light receiving surface of the thermopile chip 30 has higher sensitivity at the center than at the edges.
  • the thermopile chip 30 includes a substrate 3, an insulating film 4, an infrared absorbing film 5, and a plurality of thermocouples 6 electrically connected in series.
  • the substrate 3 is made of silicon, for example.
  • the substrate 3 has a rectangular shape when viewed from the Z direction, and a rectangular opening 3h is formed in the center.
  • the insulating film 4 is provided on the substrate 3 so as to close the opening 3h formed in the substrate 3.
  • a portion of the insulating film 4 that closes the opening 3 h of the substrate 3 constitutes a membrane 7 .
  • the membrane 7 has a rectangular shape and is suspended in the air.
  • the insulating film 4 is made of, for example, SiO 2 or SiN.
  • the plurality of thermocouples 6 are formed inside the insulating film 4 so that the hot junctions 6 a are located on the membrane 7 and the cold junctions 6 b are located on the edge 9 surrounding the membrane 7 .
  • the infrared absorbing film 5 is provided on the membrane 7 on the surface of the insulating film 4.
  • the infrared absorbing film 5 is a film for increasing the absorption efficiency of infrared rays.
  • the infrared absorbing film 5 is made of, for example, TiN.
  • An electrode pad (output terminal) 8 is formed on the edge 9 surrounding the membrane 7 on the surface of the insulating film 4 .
  • the electrode pad 8 is a terminal for extracting thermoelectromotive force to the outside as a signal, and is electrically connected to the plurality of thermocouples 6.
  • Electrode pads 8 are formed at each of four corners on the surface of insulating film 4 . Two of the four electrode pads 8 are electrically connected to the outside via wires.
  • the size of the thermopile chip 30 is, for example, about 1 to 2 mm on one side.
  • the thickness of the thermopile chip 30 is, for example, about 200 ⁇ m.
  • the thickness of the substrate 3 is, for example, 200 ⁇ m, and the thickness of the insulating film 4 is, for example, several ⁇ m (in FIG. 5, the thickness of the insulating film 4 is shown thick for explanation).
  • the thickness of the insulating film 4 is smaller than the thickness of the substrate 3.
  • the size of the membrane 7 is, for example, about 1 to 1.5 mm on one side.
  • thermopile chip 30 when viewed from the Z direction, the straight line along the diagonal of the thermopile chip 30 is inclined at 45 degrees with respect to the straight line along the diagonal of the light passage aperture 18.
  • the length of one side of the light passage aperture 18 is greater than twice the length of one side of the thermopile chip 30 when viewed from the Z direction.
  • the plurality of thermopile chips 30 include a first thermopile chip 31 , a second thermopile chip 32 , a third thermopile chip 33 , and a fourth thermopile chip 34 .
  • the first and second thermopile chips 31 and 32 are included in the first chip unit U1.
  • the third and fourth thermopile chips 33 and 34 are included in the second chip unit U2.
  • the infrared detector 1 of this embodiment has a first straight line L1 that passes through the reference position O and extends along the X direction (first direction) when viewed from the Z direction.
  • a straight line extending along the Y direction (second direction) passing through the reference position O is defined as the second straight line L2
  • the reference position O is the center position (center of gravity position) of the main surface 11a of the base portion 11.
  • the first and second lead pins 12 and 13 are arranged along the Y direction on the main surface 11a via the first straight line L1.
  • the first and third lead pins 12 and 14 are arranged along the X direction on the main surface 11a via the second straight line L2.
  • the second and fourth lead pins 13 and 15 are arranged along the X direction on the main surface 11a via the second straight line L2.
  • the first to fourth lead pins 12 to 15 are located at the corners of a square formed on the main surface 11a and having sides in the X direction and the Y direction, when viewed from the Z direction.
  • the first to fourth lead pins 12 to 15 are located in each region divided into four by the first and second straight lines L1 and L2 on the main surface 11a.
  • the distance of each of the first to fourth lead pins 12 to 15 to the first straight line L1 is equal to the distance of each of the first to fourth lead pins 12 to 15 to the second straight line L2.
  • the first to fourth lead pins 12 to 15 are respectively arranged at 90° rotationally symmetrical positions about the reference position O when viewed from the Z direction.
  • the distance from each of the first to fourth lead pins 12 to 15 to the first straight line L1 and the distance from each of the first to fourth lead pins 12 to 15 to the second straight line L2 are, for example, about 1 to 2 mm.
  • the distance from the first lead pin 12 to the fourth lead pin 15 and the distance from the second lead pin 13 to the third lead pin 14 are, for example, about 5 mm.
  • the first and fourth thermopile chips 31 and 34 are arranged so as to be lined up on the second straight line L2 via the reference position O when viewed from the Z direction.
  • the second and third thermopile chips 32 and 33 are arranged on the first straight line L1 with the reference position O interposed therebetween.
  • the first thermopile chip 31 is arranged on a straight line connecting the first and third lead pins 12 and 14.
  • the fourth thermopile chip 34 is arranged on a straight line connecting the second and fourth lead pins 13 and 15.
  • thermopile chip 32 A part of the second thermopile chip 32 is located between the first thermopile chip 31 and the fourth thermopile chip 34 when viewed from the Z direction.
  • a portion of the third thermopile chip 33 is located between the first thermopile chip 31 and the fourth thermopile chip 34.
  • the second thermopile chip 32 and the third thermopile chip 33 are close to each other in the X direction.
  • the first thermopile chip 31 and the second and third thermopile chips 32 and 33 are close to each other in the Y direction.
  • the second and third thermopile chips 32 and 33 and the fourth thermopile chip 34 are close to each other in the Y direction.
  • the thermopile chips 30 are arranged in a staggered manner on the main surface 11a.
  • thermopile chips 30 are arranged so as to form a long rhombus in the Y direction as a whole. A maximum of two thermopile chips 30 are arranged in the X direction, and a maximum of three thermopile chips 30 are arranged in the Y direction.
  • the light passage aperture 18 overlaps with the first to fourth thermopile chips 31 to 34 and does not overlap with the first to fourth lead pins 12 to 15.
  • the light passage aperture 18 includes at least a portion of the first to fourth thermopile chips 31 to 34 and does not include the first to fourth lead pins 12 to 15 when viewed from the Z direction.
  • the light passing apertures 18 are present directly above the first to fourth thermopile chips 31 to 34, while the light passing apertures 18 are not present directly above the first to fourth lead pins 12 to 15.
  • the reference position O overlaps (coincides with) the center position of the light passage aperture 18 when viewed from the Z direction.
  • the light passage aperture 18 overlaps at least a portion of the membrane 7 formed at the center of the first to fourth thermopile chips 31 to 34. Viewed from the Z direction, the light passage aperture 18 does not overlap at least a portion of the edge 9 of the thermopile chip 30 surrounding the membrane 7 . When viewed from the Z direction, the light passage opening 18 overlaps with a portion of the insulating portion 11d of the first to third lead pins 12 to 14. When viewed from the Z direction, the light passage aperture 18 overlaps the entire surfaces of the second and third thermopile chips 32 and 33, and partially overlaps the first and fourth thermopile chips 31 and 34.
  • One corner of the light passage aperture 18 is located on the second straight line L2 on the opposite side of the reference position O via the first thermopile chip 31, and the corner opposite to the corner is located on the second straight line L2. It is located on the opposite side of the reference position O via the fourth thermopile chip 34 on L2.
  • the size of the light passage aperture 18 is, for example, about 4 to 5 mm on one side.
  • the light passage aperture 18 is arranged on a straight line connecting any two of the first to fourth lead pins 12 to 15. Specifically, when viewed from the Z direction, the light passing aperture 18 is arranged on a straight line connecting the first and second lead pins 12 and 13, and on a straight line connecting the first and third lead pins 12 and 14. It is located. When viewed from the Z direction, the light passage opening 18 is arranged on a straight line connecting the second and fourth lead pins 13 and 15, and also on a straight line connecting the third and fourth lead pins 14 and 15. When viewed from the Z direction, the light passage opening 18 is arranged on a straight line connecting the first and fourth lead pins 12 and 15, and also on a straight line connecting the second and third lead pins 13 and 14.
  • thermopile chips 31 and 32 are electrically connected in series.
  • the third and fourth thermopile chips 33 and 34 are electrically connected in series.
  • the first chip unit U1 including the first and second thermopile chips 31 and 32 and the second chip unit U2 including the third and fourth thermopile chips 33 and 34 are electrically connected in parallel.
  • the first thermopile chip 31 is electrically connected to the third lead pin 14 by a first wire 41.
  • the second thermopile chip 32 is electrically connected to the second lead pin 13 by a second wire 42 .
  • the third thermopile chip 33 is electrically connected to the third lead pin 14 by a third wire 43.
  • the fourth thermopile chip 34 is electrically connected to the second lead pin 13 by a fourth wire 44 .
  • the first and second thermopile chips 31 and 32 are electrically connected to each other by a fifth wire 45.
  • the third and fourth thermopile chips 33 and 34 are electrically connected to each other by a sixth wire 46.
  • the electrode pad 8 (see FIG. 7) formed on the surface of the thermopile chip 30 is omitted in FIG. 8, each wire 41 to 46 is electrically connected to the electrode pad 8 (see FIG. 7). (The same applies to FIGS. 8, 11, 14, 17, and 19 below).
  • a second reinforcement method may be used for wire bonding between the thermopile chip 30 and the second and third lead pins 13 and 14.
  • the second reinforcement method is a method in which, after performing normal wire bonding, a reinforcing ball is formed at the second bond point, which tends to be weaker than the first bond point.
  • a BSOB (Bond Stick on Ball) method may be used for wire bonding between the plurality of thermopile chips 30.
  • the BSOB method is a method in which a ball is formed in advance at a point where a second bond is to be made before normal wire bonding, and the second bond point is reinforced.
  • the first chip unit U1 including the first and second thermopile chips 31 and 32 electrically connected in series, and the second chip unit U2 including the third thermopile chip 33 are connected electrically.
  • the resistance value (total resistance value) of the circuit can be reduced compared to the case where the first to third thermopile chips 31 to 33 are electrically connected in series.
  • the arrangement of the thermopile chips 30 on the main surface 11a. 33 can be optimized to ensure a large light-receiving area. A plurality of thermopile chips 30 can be effectively spread over a wide range on the main surface 11a. Therefore, according to the infrared detector 1, it is possible to improve the sensitivity.
  • a light passage opening 18 is formed in the cap part 16, and when viewed from the Z direction, the light passage opening 18 overlaps the first to third thermopile chips 31 to 33, and overlaps the first to third thermopile chips 31 to 33. Do not overlap with 3 lead pins 12-14. According to this, the infrared rays that have passed through the light passage aperture 18 hit the first to third lead pins 12 to 14, and the infrared rays are diffusely reflected by the first to third lead pins 12 to 14, causing noise. It is possible to efficiently cause infrared rays to enter the light-receiving surfaces of the first to third thermopile chips 31 to 33 while preventing the infrared radiation from occurring.
  • the plurality of thermopile chips 30 further include a fourth thermopile chip 34.
  • the third and fourth thermopile chips 33 and 34 are electrically connected in series.
  • the first and fourth thermopile chips 31 and 34 are arranged so as to be lined up on the second straight line L2 with the reference position O interposed therebetween. According to this, the arrangement of the first to fourth thermopile chips 31 to 34 is optimized to ensure a large light-receiving area while suppressing the resistance value of the circuit to the same resistance value as when one thermopile chip 30 is used. It becomes possible to do so.
  • the light passage aperture 18 overlaps with the first to fourth thermopile chips 31 to 34 and does not overlap with the first to third lead pins 12 to 14 when viewed from the Z direction. According to this, while preventing the infrared rays that have passed through the light passage opening 18 from being diffusely reflected on the first to third lead pins 12 to 14 and generating noise, the light receiving surfaces of the first to fourth thermopile chips 31 to 34 can be prevented. Infrared rays can be efficiently incident on.
  • the first and third thermopile chips 31 and 33 are electrically connected to the third lead pin 14 by the first to sixth wires 41 to 46, and the second and fourth thermopile chips 32 and 34 are electrically connected to the third lead pin 14. It is electrically connected to the second lead pin 13, the first and second thermopile chips 31 and 32 are electrically connected to each other, and the third and fourth thermopile chips 33 and 34 are electrically connected to each other.
  • the arrangement of the first to fourth thermopile chips 31 to 34 can be optimized, the lengths of the first to sixth wires 41 to 46 can be shortened to reduce the resistance value, further improving sensitivity. It becomes possible.
  • both the thermopile chip 30 and the light passage aperture 18 have a rectangular shape when viewed from the Z direction.
  • a straight line along the diagonal of the thermopile chip 30 is inclined at 45 degrees with respect to a straight line along the diagonal of the light passage aperture 18 .
  • infrared rays can be efficiently made to enter the light-receiving surfaces of the plurality of thermopile chips 30 while preventing infrared rays from hitting the first to third lead pins 12 to 14 through the light passage openings 18. Can be done.
  • the light passing aperture 18 is inclined at 45° in this way, the above arrangement is such that the light passing aperture 18 overlaps the first to third thermopile chips 31 to 33 and does not overlap the first to third lead pins 12 to 14. The configuration can be easily realized.
  • both the thermopile chip 30 and the light passage aperture 18 have a square shape when viewed from the Z direction.
  • the length of one side of the light passage aperture 18 is greater than twice the length of one side of the thermopile chip 30.
  • each of the thermopile chips 30 includes a membrane 7 formed in the center and an edge 9 surrounding the membrane 7 when viewed from the Z direction.
  • the light passing aperture 18 overlaps the membrane 7 of the thermopile chip 30 and does not overlap at least a portion of the edge 9 . According to this, it is possible to easily realize a configuration in which the light passage opening 18 does not overlap with the first to third lead pins 12 to 14 when viewed from the Z direction, while allowing infrared rays to efficiently enter the membrane 7 in which the hot junction is formed. be able to. In FIG. 6, if the light passage opening 18 were to overlap all parts of the plurality of thermopile chips 30, the light passage opening 18 would also overlap the first to third lead pins 12 to 14.
  • the light passing aperture 18 In the infrared detector 1, when viewed from the Z direction, the light passing aperture 18 is arranged on the straight line connecting the first and second lead pins 12, 13, and on the straight line connecting the first and third lead pins 12, 14. It is located in According to this, the light passing aperture 18 is arranged on the light receiving surface of the plurality of thermopile chips 30, and infrared rays are efficiently transmitted through the light passing aperture 18 to the light receiving surface of the plurality of thermopile chips 30. It can be made incident.
  • thermopile chip 32 is located between the first thermopile chip 31 and the fourth thermopile chip 34 when viewed from the Z direction.
  • thermopile chip 33 is located between the first thermopile chip 31 and the fourth thermopile chip 34 when viewed from the Z direction. According to this, the second thermopile chip 32 and the third thermopile chip 33 can be brought close to each other in the X direction, and infrared rays can be efficiently incident on the light receiving surfaces of the second and third thermopile chips 32 and 33. It becomes possible.
  • the package 10 further includes a fourth lead pin 15, and when viewed from the Z direction, the second and fourth lead pins 13 and 15 are aligned along the X direction via the second straight line L2.
  • the fourth thermopile chip 34 is arranged on a straight line connecting the second and fourth lead pins 13 and 15. According to this, infrared rays can be efficiently incident on the light receiving surface of the fourth thermopile chip 34.
  • the light passage aperture 18 overlaps with the first to fourth thermopile chips 31 to 34 and does not overlap with the first to fourth lead pins 12 to 15 when viewed from the Z direction. According to this, while preventing infrared rays from hitting the first to fourth lead pins 12 to 15 through the light passage aperture 18, the light receiving surfaces of the first to fourth thermopile chips 31 to 34 can be efficiently Infrared rays can be incident.
  • the reference position O overlaps with the center position of the light passage aperture 18 when viewed from the Z direction.
  • the plurality of thermopile chips 30 can be arranged based on the center position of the light passage aperture 18 when viewed from the Z direction, and the infrared rays that have passed through the light passage aperture 18 are directed to the light receiving surfaces of the plurality of thermopile chips 30. It becomes possible to make the light incident efficiently.
  • the light receiving surface of each of the plurality of thermopile chips 30 is smaller than, for example, when the plurality of thermopile chips 30 are arranged in a grid.
  • the central portion can be configured to be closer to the center position of the light passage aperture 18.
  • the distance between the centers of the light receiving surfaces of each thermopile chip 30 can be reduced.
  • the central part of the thermopile chip 30 has higher sensitivity than the edge part 9, it is possible to effectively make the infrared rays that have passed through the light passage aperture 18 enter the light-receiving surfaces of the plurality of thermopile chips 30. can.
  • the viewing angle of infrared rays incident on the plurality of thermopile chips 30 through the light passage aperture 18 can be increased. As a result, it becomes possible to further increase the sensitivity of the infrared detector 1.
  • the light passage aperture 18 is arranged on the straight line connecting the second and fourth lead pins 13 and 15, and on the straight line connecting the third and fourth lead pins 14 and 15. It is located in Furthermore, when viewed from the Z direction, the light passing aperture 18 is arranged on a straight line connecting the first and fourth lead pins 12 and 15, and on a straight line connecting the second and third lead pins 13 and 14. There is. Even with such a configuration, the light passing aperture 18 is arranged on the light receiving surface of the plurality of thermopile chips 30, so that the light passing aperture 18 is efficiently transmitted to the light receiving surface of the plurality of thermopile chips 30. Infrared rays can be incident on the
  • a general-purpose package in which the positions of the first to fourth lead pins 12 to 15 with respect to the main surface 11a of the base portion 11 are standardized is used as the package 10. This makes it possible to share components with general-purpose packages.
  • a general-purpose package for example, TO-5 or the like can be used.
  • the infrared detector 101 differs from the first embodiment in that it does not include the fourth thermopile chip 34.
  • the first chip unit U1 including the first and second thermopile chips 31 and 32 and the second chip unit U2 including the third thermopile chip 33 are electrically connected in parallel.
  • the second thermopile chip 32 is electrically connected to the second lead pin 13 by a seventh wire 47 .
  • the third thermopile chip 33 is electrically connected to the second lead pin 13 by an eighth wire 48 .
  • the infrared detector 101 also achieves the same effects as those of the first embodiment, that is, the sensitivity can be improved.
  • the infrared detector 201 differs from the first embodiment in that it further includes a fifth thermopile chip 35.
  • the fifth thermopile chip 35 is arranged so as to overlap the reference position O when viewed from the Z direction.
  • the fifth thermopile chip 35 is arranged between the second and third thermopile chips 32 and 33 when viewed from the Z direction.
  • the fifth thermopile chip 35 is arranged between the first and fourth thermopile chips 31 and 34 when viewed from the Z direction.
  • the fifth thermopile chip 35 is electrically connected to the first and second thermopile chips 31 and 32 in series.
  • the fifth thermopile chip 35 is included in the first chip unit U1.
  • the second thermopile chip 32 is arranged on a straight line connecting the first and second lead pins 12 and 13.
  • the third thermopile chip 33 is arranged on a straight line connecting the third and fourth lead pins 14 and 15.
  • the thermopile chips 30 are arranged so as to form a cross shape in the X direction and the Y direction as a whole. A maximum of three thermopile chips 30 are arranged in the X direction, and a maximum of three thermopile chips 30 are arranged in the Y direction. When viewed from the Z direction, the light passage aperture 18 overlaps with the first to fifth thermopile chips 31 to 35.
  • the first chip unit U1 including the first, second and fifth thermopile chips 31, 32, 35 and the second chip unit U2 including the third and fourth thermopile chips 33, 34 are electrically connected in parallel. ing.
  • the first thermopile chip 31 is electrically connected to the third lead pin 14 by a ninth wire 51.
  • the second thermopile chip 32 is electrically connected to the second lead pin 13 by a tenth wire 52 .
  • the third thermopile chip 33 is electrically connected to the third lead pin 14 by an eleventh wire 53.
  • the fourth thermopile chip 34 is electrically connected to the second lead pin 13 by a twelfth wire 54.
  • the first and fifth thermopile chips 31 and 35 are electrically connected to each other by a thirteenth wire 55.
  • the second and fifth thermopile chips 32 and 35 are electrically connected to each other by a fourteenth wire 56.
  • the third and fourth thermopile chips 33 and 34 are electrically connected to each other by a fifteenth wire 57.
  • the infrared detector 201 also achieves the same effects as those of the first embodiment, that is, the sensitivity can be improved.
  • the infrared detector 201 further includes a fifth thermopile chip 35. According to this, the presence of the fifth thermopile chip 35 makes it possible to further improve the sensitivity.
  • the fifth thermopile chip 35 is arranged so as to overlap the reference position O between the second and third thermopile chips 32 and 33 when viewed from the Z direction. According to this, the arrangement of the first to fifth thermopile chips 31 to 35 can be optimized and a large light receiving area can be secured.
  • the light passage aperture 18 overlaps with the first to fifth thermopile chips 31 to 35 and does not overlap with the first to fourth lead pins 12 to 15. According to this, while preventing infrared rays from hitting the first to fourth lead pins 12 to 15 through the light passage aperture 18, the light receiving surfaces of the first to fifth thermopile chips 31 to 35 can be efficiently Infrared rays can be incident.
  • the orientation of the thermopile chip 30 when viewed from the Z direction is not particularly limited.
  • the first to fourth thermopile chips 31 to 34 are arranged in the direction of the thermopile chip 30 of the infrared detector 1 (see FIG. 7).
  • it may be arranged so as to be rotated by 45 degrees when viewed from the Z direction.
  • the first to fourth thermopile chips 31 to 34 are arranged such that the angle between each side thereof and the X or Y direction is 45°.
  • the first to fourth thermopile chips 31 to 34 are arranged in a grid pattern.
  • the first to fourth thermopile chips 31 to 34 are arranged so as to have an overall square shape. Even in this case, the same effects as in the above embodiment can be achieved.
  • thermopile chips 31 to 33 are replaced with the thermopile chips 30 of the infrared detector 101 (see FIG. 10).
  • the orientation may be rotated by 45 degrees when viewed from the Z direction.
  • the first to third thermopile chips 31 to 33 are arranged such that the angle between each side thereof and the X or Y direction is 45°. Even in this case, the same effects as in the above embodiment can be achieved.
  • the first to fifth thermopile chips 31 to 35 are rectangular chips having the same size, but the present invention is not limited to this. Some or all of the first to fifth thermopile chips 31 to 35 may have different shapes or sizes.
  • the first lead pin 12 is not used, but the first lead pin 12 is not limited to this, for example, the first lead pin 12 may be electrically connected to the output correction thermistor disposed on the main surface 11a. good.
  • the light passing opening 18 is formed so as not to overlap with the first to fourth lead pins 12 to 15 when viewed from the Z direction, but the light passing opening 18 is formed so as not to overlap with the first to third lead pins 12 to 14.
  • the opening 18 may be formed. In this case, it is possible to prevent infrared rays from hitting the first to third lead pins 12 to 14.
  • the reference position O is the center position of the main surface 11a of the base portion 11 and the center position of the light passage opening 18, but the reference position O is not limited thereto.
  • the reference position O may be any position on the main surface 11a.
  • each configuration in one embodiment or modified example described above can be arbitrarily applied to each configuration in other embodiments or modified examples.
  • 45° includes not only completely 45° but also approximately 45°, and may include manufacturing and design errors.
  • double includes not only completely twice, but also approximately double, and may include manufacturing and design errors.
  • arranged along the first/second direction does not mean that the plurality of elements are arranged on a straight line extending parallel to the first or second direction; may be shifted in a direction intersecting the first/second direction.

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Abstract

赤外線検出器は、ベース部、第１～第３リードピン及びキャップ部を有するパッケージと、ベース部の主面上に配置された複数のサーモパイルチップと、を備える。第１及び第２サーモパイルチップは、電気的に直列に接続され、第１及び第２サーモパイルチップを含む第１チップユニットと第３サーモパイルチップを含む第２チップユニットとは、電気的に並列に接続されている。第１及び第２リードピンは、第１直線を介して第２方向に沿って並ぶように配置され、第１及び第３リードピンは、第２直線を介して第１方向に沿って並ぶように配置され、第１サーモパイルチップは、第２直線上に配置され、且つ、第１及び第３リードピンを結んだ直線上に配置され、第２及び第３サーモパイルチップは、第１直線上に基準位置を介して並ぶように配置されている。

Description

赤外線検出器
　本開示は、赤外線検出器に関する。
　赤外線検出器に関する技術として、例えば特許文献１には、ベース部を有するパッケージと、ベース部の主面上に配置された複数のサーモパイルチップと、を備えた赤外線検出素子が記載されている。特許文献１に記載された赤外線検出素子では、複数のサーモパイルチップが電気的に直列に接続されている。
特開２０００－１９０１９号公報
　近年、例えば種々の分野及び用途への赤外線検出器の適用が進展する中、感度が高い赤外線検出器が望まれる場合がある。この点、上述した技術では、複数のサーモパイルチップの存在に起因して、赤外線検出器を構成する回路の抵抗値が大きくなるおそれがあり、感度の向上が難しい。また、上述した技術では、主面上のサーモパイルチップの配置には制約があり、受光面積を大きく確保することは容易ではないことからも、感度の向上が難しい。
　そこで、本開示は、感度の向上が可能な赤外線検出器を提供することを目的とする。
（１）本開示の一側面に係る赤外線検出器は、ベース部、ベース部の主面から突出する第１～第３リードピン、及び、ベース部の主面上に配置されベース部と共に収容空間を画成するキャップ部を有するパッケージと、ベース部の主面上に配置された複数のサーモパイルチップと、を備え、複数のサーモパイルチップは、第１～第３サーモパイルチップを有し、第１及び第２サーモパイルチップは、電気的に直列に接続され、第１及び第２サーモパイルチップを含む第１チップユニットと第３サーモパイルチップを含む第２チップユニットとは、電気的に並列に接続され、ベース部の主面に垂直な方向から見て、基準位置を通って第１方向に沿って延在する直線を第１直線とし、基準位置を通って第１方向に直交する第２方向に沿って延在する直線を第２直線とした場合において、第１及び第２リードピンは、第１直線を介して第２方向に沿って並ぶように配置され、第１及び第３リードピンは、第２直線を介して第１方向に沿って並ぶように配置され、第１サーモパイルチップは、第２直線上に配置され、且つ、第１及び第３リードピンを結んだ直線上に配置され、第２及び第３サーモパイルチップは、第１直線上に基準位置を介して並ぶように配置されている。
　本開示の一側面に係る赤外線検出器では、電気的に直列に接続した第１及び第２サーモパイルチップを含む第１チップユニットと、第３サーモパイルチップを含む第２チップユニットと、を電気的に並列に接続することで、第１～第３サーモパイルチップを電気的に直列に接続した場合に比べて、回路の抵抗値を低減することができる。また、複数のリードピンが主面から突出するパッケージ構造のために主面上のサーモパイルチップの配置に制約がある中、第１～第３サーモパイルチップの配置を最適化し、受光面積を大きく確保することができる。したがって、本開示の一側面に係る赤外線検出器によれば、感度の向上が可能となる。
（２）上記（１）に記載の赤外線検出器では、キャップ部には、ベース部の主面と対向する光通過開口が形成され、ベース部の主面に垂直な方向から見て、光通過開口は、第１～第３サーモパイルチップと重なり、且つ、第１～第３リードピンと重ならなくてもよい。これによれば、光通過開口を通過した赤外線が第１～第３リードピンに当たって乱反射してノイズが発生することを防止しつつ、第１～第３サーモパイルチップの受光面に効率よく赤外線を入射させることができる。
（３）上記（１）又は（２）に記載の赤外線検出器では、複数のサーモパイルチップは、ベース部の主面上に配置され、第２チップユニットに含まれる第４サーモパイルチップを更に有し、第３及び第４サーモパイルチップは、電気的に直列に接続され、ベース部の主面に垂直な方向から見て、第１及び第４サーモパイルチップは、第２直線上に基準位置を介して並ぶように配置されていてもよい。これによれば、回路の抵抗値を１つのサーモパイルチップを用いた場合と同様の抵抗値に抑えながら、第１～第４サーモパイルチップの配置を最適化し、受光面積を大きく確保することが可能となる。
（４）上記（１）～（３）の何れか一項に記載の赤外線検出器では、キャップ部には、ベース部の主面と対向する光通過開口が形成され、ベース部の主面に垂直な方向から見て、光通過開口は、第１～第４サーモパイルチップと重なり、且つ、第１～第３リードピンと重ならなくてもよい。これによれば、光通過開口を通過した赤外線が第１～第３リードピンに乱反射してノイズが発生することを防止しつつ、第１～第４サーモパイルチップの受光面に効率よく赤外線を入射させることができる。
（５）上記（１）～（４）の何れか一項に記載の赤外線検出器では、第１サーモパイルチップは、第３リードピンに対して第１ワイヤによって電気的に接続され、第２サーモパイルチップは、第２リードピンに対して第２ワイヤによって電気的に接続され、第３サーモパイルチップは、第３リードピンに対して第３ワイヤによって電気的に接続され、第４サーモパイルチップは、第２リードピンに対して第４ワイヤによって電気的に接続され、第１及び第２サーモパイルチップは、第５ワイヤによって互いに電気的に接続され、第３及び第４サーモパイルチップは、第６ワイヤによって互いに電気的に接続されていてもよい。この場合、第１～第４サーモパイルチップの配置を最適化できることに伴い、各ワイヤの長さを短くして抵抗値を低減でき、感度の更なる向上が可能となる。
（６）上記（１）～（５）の何れか一項に記載の赤外線検出器では、ベース部の主面に垂直な方向から見て、サーモパイルチップ及び光通過開口は、共に矩形状を呈しており、サーモパイルチップの対角線に沿う直線は、光通過開口の対角線に沿う直線に対して４５°傾斜していてもよい。これによれば、第１～第３リードピンに光通過開口を介して赤外線が当たることを防止しつつ、複数のサーモパイルチップの受光面に対して効率的に赤外線を入射させることができる。
（７）上記（１）～（６）の何れか一項に記載の赤外線検出器では、ベース部の主面に垂直な方向から見て、サーモパイルチップ及び光通過開口は、共に正方形状を呈しており、光通過開口の一辺の長さは、サーモパイルチップの一辺の長さの２倍よりも大きくてもよい。このように光通過開口を大きくすることで、サーモパイルチップの受光面に対して効率的よく赤外線を入射させることができる。
（８）上記（１）～（７）の何れか一項に記載の赤外線検出器では、サーモパイルチップのそれぞれは、ベース部の主面に垂直な方向から見て、中央部に形成されたメンブレンと、メンブレンを包囲する縁部と、を含み、ベース部の主面に垂直な方向から見て、光通過開口は、サーモパイルチップのメンブレンと重なり、縁部の少なくとも一部と重ならなくてもよい。これによれば、温接点が形成されたメンブレンに赤外線を効率よく入射させつつ、ベース部の主面に垂直な方向から見て、光通過開口が第１～第３リードピンと重ならない構成を容易に実現することができる。
（９）上記（１）～（８）の何れか一項に記載の赤外線検出器では、ベース部の主面に垂直な方向から見て、光通過開口は、第１及び第２リードピンを結ぶ直線上に配置され、且つ、第１及び第３リードピンを結ぶ直線上に配置されていてもよい。これによれば、複数のサーモパイルチップ上に光通過開口が配置されることになり、複数のサーモパイルチップの受光面に対して効率的に光通過開口を介して赤外線を入射させることができる。
（１０）上記（１）～（９）の何れか一項に記載の赤外線検出器では、ベース部の主面に垂直な方向から見て、第２サーモパイルチップの少なくとも一部は、第１サーモパイルチップと第４サーモパイルチップとの間に位置し、第３サーモパイルチップの少なくとも一部は、第１サーモパイルチップと第４サーモパイルチップとの間に位置していてもよい。これによれば、第１方向において第２サーモパイルチップと第３サーモパイルチップとを近づけることができ、第２及び第３サーモパイルチップの受光面に対して効率よく赤外線を入射させることが可能となる。
（１１）上記（１）～（１０）の何れか一項に記載の赤外線検出器では、パッケージは、ベース部の主面から突出する第４リードピンを更に有し、ベース部の主面に垂直な方向から見た場合において、第２及び第４リードピンは、第２直線を介して第１方向に沿って並ぶように配置され、第４サーモパイルチップは、第２及び第４リードピンを結んだ直線上に配置されていてもよい。これによれば、第４サーモパイルチップの受光面に対して効率よく赤外線を入射させることができる。
（１２）上記（１）～（１１）の何れか一項に記載の赤外線検出器では、キャップ部には、ベース部の主面と対向する光通過開口が形成され、ベース部の主面に垂直な方向から見て、光通過開口は、第１～第４サーモパイルチップと重なり、且つ、第１～第４リードピンと重ならなくてもよい。これによれば、第１～第４リードピンに光通過開口を介して赤外線が当たることを防止しつつ、第１～第４サーモパイルチップの受光面に対して効率的に赤外線を入射させることができる。
（１３）上記（１）～（１２）の何れか一項に記載の赤外線検出器では、複数のサーモパイルチップは、ベース部の主面上に配置され、第１チップユニットに含まれる第５サーモパイルチップを更に有し、第１、第２及び第５サーモパイルチップは、電気的に直列に接続されていてもよい。これによれば、第５サーモパイルチップの存在により感度の更なる向上が可能となる。
（１４）上記（１）～（１３）の何れか一項に記載の赤外線検出器では、複数のサーモパイルチップは、ベース部の主面上に配置され、第１チップユニットに含まれる第５サーモパイルチップを更に有し、第１、第２及び第５サーモパイルチップは、電気的に直列に接続され、ベース部の主面に垂直な方向から見て、第５サーモパイルチップは、第２及び第３サーモパイルチップの間において基準位置と重なるように配置されていてもよい。これによれば、第５サーモパイルチップの存在により感度の更なる向上が可能となると共に、第１～第５サーモパイルチップの配置を最適化し、受光面積を大きく確保することができる。
（１５）上記（１）～（１４）の何れか一項に記載の赤外線検出器では、キャップ部には、ベース部の主面と対向する光通過開口が形成され、ベース部の主面に垂直な方向から見て、光通過開口は、第１～第５サーモパイルチップと重なり、且つ、第１～第３リードピンと重ならなくてもよい。これによれば、第１～第３リードピンに光通過開口を介して赤外線が当たることを防止しつつ、第１～第５サーモパイルチップの受光面に対して効率的に赤外線を入射させることができる。
（１６）上記（１）～（１５）の何れか一項に記載の赤外線検出器では、ベース部の主面に垂直な方向から見て、基準位置は、光通過開口の中心位置と重なっていてもよい。これによれば、ベース部の主面に垂直な方向から見て光通過開口の中心位置を基準に複数のサーモパイルチップを配置することができ、光通過開口を通過した赤外線を複数のサーモパイルチップの受光面に効率よく入射させることが可能となる。
　本開示によれば、感度の向上が可能な赤外線検出器を提供することが可能となる。
図１は、第１実施形態に係る赤外線検出器を示す平面図である。 図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図である。 図３は、図１のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った断面図である。 図４は、図１のサーモパイルチップを示す断面斜視図である。 図５は、図４のサーモパイルチップの断面を模式的に示す図である。 図６は、図１の赤外線検出器を窓部を省略して示す平面図である。 図７は、図１の赤外線検出器の一部を示す斜視図である。 図８は、図１の赤外線検出器の概略構造を示す平面図である。 図９は、図１の赤外線検出器におけるサーモパイルチップの電気的接続を示す概略回路図である。 図１０は、第２実施形態に係る赤外線検出器の一部を示す斜視図である。 図１１は、図１０の赤外線検出器の概略構造を示す平面図である。 図１２は、図１０の赤外線検出器におけるサーモパイルチップの電気的接続を示す概略回路図である。 図１３は、第３実施形態に係る赤外線検出器の一部を示す斜視図である。 図１４は、図１３の赤外線検出器の概略構造を示す平面図である。 図１５は、図１３の赤外線検出器におけるサーモパイルチップの電気的接続を示す概略回路図である。 図１６は、第１変形例に係る赤外線検出器の一部を示す斜視図である。 図１７は、図１６の赤外線検出器の概略構造を示す平面図である。 図１８は、第２変形例に係る赤外線検出器の一部を示す斜視図である。 図１９は、図１８の赤外線検出器の概略構造を示す平面図である。
　以下、実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。説明の便宜上、互いに直交する３つの方向をそれぞれ「Ｘ方向」、「Ｙ方向」及び「Ｚ方向」として説明する。
［第１実施形態］
　図１、図２及び図３に示されるように、第１実施形態に係る赤外線検出器１は、赤外線を検出する検出器である。赤外線検出器１は、例えば、放射温度計、ガス分析及び炎検知等の用途に用いられる。ここでの赤外線検出器１は、炎検知用の高感度タイプの検出器であって、炎からのＣＯ２共鳴放射による赤外線を検出する。赤外線検出器１は、収容空間Ｒを有するパッケージ１０と、収容空間Ｒ内に配置された複数のサーモパイルチップ３０と、を備える。
　パッケージ１０は、ベース部１１、第１リードピン１２、第２リードピン１３、第３リードピン１４、第４リードピン１５、キャップ部１６及び窓部１７を有する。ベース部１１は、Ｚ方向を厚さ方向とする円板状を呈する。ベース部１１におけるＺ方向の一方側の主面１１ａには、複数のサーモパイルチップ３０が搭載されている。主面１１ａは、Ｚ方向から見て円形状の平面である。ベース部１１におけるＺ方向の他方側の端部には、径方向外側に突き出す鍔部１１ｂが設けられている。ベース部１１は、例えば、コバールを含む材料により形成されている。ベース部１１の直径は、例えば１０ｍｍ程度である。ベース部１１の厚みは、例えば２ｍｍ程度である。
　第１～第４リードピン１２～１５は、ベース部１１において主面１１ａから突出する端子部材である。第１～第４リードピン１２～１５は、ベース部１１を貫通するようにＺ方向に延在する。第１～第４リードピン１２～１５は、ベース部１１におけるＺ方向の他方側の主面１１ｃからも突出する。第１～第４リードピン１２～１５は、互いに離れて配置されている。ベース部１１における第１～第３リードピン１２～１４の周囲部分には、ハーメチックガラス等の絶縁部１１ｄが設けられている。これにより、第１～第３リードピン１２～１４は、ベース部１１に対して絶縁されている。ベース部１１における第４リードピン１５の周囲部分には、絶縁部１１ｄが設けられていない。これにより、第４リードピン１５は、ベース部１１と電気的に接続され、グランドとして機能する（図９参照）。ベース部１１の主面１１ａから第１～第４リードピン１２～１５の上面までの高さ（第１～第４リードピン１２～１５の突出量）は、ベース部１１の主面１１ａからサーモパイルチップ３０の上面までの高さ（サーモパイルチップ３０の厚さ）よりも大きい。
　キャップ部１６は、ベース部１１の主面１１ａ上に配置され、ベース部１１と共に収容空間Ｒを画成（画定）する。キャップ部１６は、Ｚ方向の他方側に開口する円形カップ状を呈する。キャップ部１６の内径は、ベース部１１の外径に対応する。キャップ部１６の開口側の端部には、径方向外側に突き出す鍔部１６ａが設けられている。キャップ部１６は、ベース部１１の主面１１ａを覆うようにベース部１１と同軸で配置されている。キャップ部１６は、その鍔部１６ａがベース部１１の鍔部１１ｂに当接した状態で、ベース部１１に固定されている。Ｚ方向から見て、キャップ部１６の中心位置は、ベース部１１の主面１１ａの中心位置と一致する。このようなキャップ部１６の底面及び内周面とベース部１１の主面１１ａにより、収容空間Ｒが画成される。
　キャップ部１６には、ベース部１１の主面１１ａと対向する光通過開口１８が形成されている。光通過開口１８は、キャップ部１６をＺ方向に貫通する貫通孔であって、キャップ部１６（収容空間Ｒ）の内外を連通する。光通過開口１８は、Ｚ方向から見て、矩形状を呈し、具体的には、正方形状を呈する。
　サーモパイルチップ３０の上面から、キャップ部１６のサーモパイルチップ３０と対向する内面までの距離は、例えば１ｍｍ程度である。サーモパイルチップ３０の上面から、キャップ部１６のサーモパイルチップ３０と対向する内面までの距離は、ベース部の厚みよりも小さい。サーモパイルチップ３０の上面から、キャップ部１６のサーモパイルチップ３０と対向する内面までの距離を小さくすることにより、サーモパイルチップ３０の視野角を大きくすることができ、受光面に効率よく赤外線を入射させることができる。ベース部１１のＺ方向における他方側の主面１１ｃからキャップ部１６の外側面（窓部１７が取り付けられる部分の外側面）までの距離は、例えば３ｍｍ程度である。
　窓部１７は、光通過開口１８を塞ぐようにキャップ部１６に設けられている。ここでは、窓部１７は、キャップ部１６の光通過開口１８の辺縁におけるキャップ部１６の内部側に、光通過開口１８を塞ぐように固定されている。窓部１７は、Ｚ方向を厚さ方向とする板状を呈する。窓部１７は、キャップ部１６の内部側から光通過開口１８に嵌め込まれている。窓部１７は、赤外線に透過性を有する材料（例えばシリコン）により形成されている。窓部１７は、例えば、赤外線の波長以外の波長の光をカットするバントパスフィルタを構成する。赤外線は、窓部１７を介して収容空間Ｒに入射する。窓部１７には、キャップ部１６に嵌め込むために、外縁において厚みが薄くされた部分が形成されている。これにより、キャップ部１６と窓部１７との固定強度を高めることができる。窓部１７の厚さは、例えば０．５ｍｍである。窓部１７の厚さは、サーモパイルチップ３０の厚さよりも大きい。
　サーモパイルチップ３０は、ゼーベック効果を利用し、赤外線の入射エネルギ量に比例した熱起電力を得る熱型検出センサである。サーモパイルチップ３０は、赤外線の絶対量を検出可能である。複数のサーモパイルチップ３０は、ベース部１１の主面１１ａ上に配置されている。サーモパイルチップ３０は、Ｚ方向から見て矩形状のチップである。サーモパイルチップ３０は、Ｚ方向から見て正方形状を呈する。サーモパイルチップ３０は、その表面が受光面を構成する。サーモパイルチップ３０は、単素子サーモパイルである。サーモパイルチップ３０の受光面は、Ｚ方向から見て、中央部が縁部に比べて高い感度を有する。
　図４及び図５に示されるように、サーモパイルチップ３０は、基板３と、絶縁膜４と、赤外線吸収膜５と、電気的に直列に接続された複数の熱電対６と、を備える。基板３は、例えばシリコンからなる。基板３は、Ｚ方向から見て矩形状を呈しており、中央部には矩形状の開口３ｈが形成されている。絶縁膜４は、基板３に形成された開口３ｈを塞ぐように基板３上に設けられている。絶縁膜４において基板３の開口３ｈを塞ぐ部分は、メンブレン７を構成している。メンブレン７は、矩形状を呈し、中空に浮いた状態となる。これにより、メンブレン７とベース部１１の主面１１ａとの間に空間Ｋが形成されるため、メンブレン７とベース部１１との熱的な分離が図られる。絶縁膜４は、例えばＳｉＯ２又はＳｉＮ等からなる。複数の熱電対６は、絶縁膜４の内部において、温接点６ａがメンブレン７に、冷接点６ｂがメンブレン７を取り囲む縁部９に位置するように形成されている。
　赤外線吸収膜５は、絶縁膜４の表面のうちメンブレン７上に設けられている。赤外線吸収膜５は、赤外線の吸収効率を上昇させるための膜である。赤外線吸収膜５は、例えばＴｉＮ等からなる。絶縁膜４の表面のうちメンブレン７を取り囲む縁部９には、電極パッド（出力端子）８が形成されている。電極パッド８は、熱起電力を信号として外部に取り出すための端子であり、複数の熱電対６と電気的に接続されている。電極パッド８は、絶縁膜４の表面における４つの角部のそれぞれに形成されている。４つの電極パッド８のうち、２つがワイヤを介して外部と電気的に接続される。赤外線がメンブレン７に入射すると、メンブレン７に位置する温接点６ａが温まり、メンブレン７を取り囲む縁部９に位置する冷接点６ｂとの間に温度差が生じる。その温度差に伴う熱起電力を電極パッド８から信号として外部に取り出すことで、赤外線を検出することができる。サーモパイルチップ３０の大きさは、例えば一辺が１～２ｍｍ程度である。サーモパイルチップ３０の厚みは、例えば２００μｍ程度である。基板３の厚みは、例えば２００μｍであり、絶縁膜４の厚みは、例えば数μｍである（図５では説明のために絶縁膜４の厚みが厚く示されている）。絶縁膜４の厚みは、基板３の厚みよりも小さい。メンブレン７の大きさは、例えば、一辺が１～１．５ｍｍ程度である。
　図６に示されるように、Ｚ方向から見て、サーモパイルチップ３０の対角線に沿う直線は、光通過開口１８の対角線に沿う直線に対して４５°傾斜する。Ｚ方向から見て、光通過開口１８の一辺の長さは、サーモパイルチップ３０の一辺の長さの２倍よりも大きい。複数のサーモパイルチップ３０は、第１サーモパイルチップ３１、第２サーモパイルチップ３２、第３サーモパイルチップ３３及び第４サーモパイルチップ３４を有する。第１及び第２サーモパイルチップ３１，３２は、第１チップユニットＵ１に含まれる。第３及び第４サーモパイルチップ３３，３４は、第２チップユニットＵ２に含まれる。
　図８に示されるように、本実施形態の赤外線検出器１は、Ｚ方向から見て、基準位置Ｏを通ってＸ方向（第１方向）に沿って延在する直線を第１直線Ｌ１とし、基準位置Ｏを通ってＹ方向（第２方向）に沿って延在する直線を第２直線Ｌ２とした場合において、以下の特徴を具備する。基準位置Ｏは、ベース部１１の主面１１ａの中心位置（重心位置）である。
　第１及び第２リードピン１２，１３は、主面１１ａにおいて第１直線Ｌ１を介してＹ方向に沿って並ぶように配置されている。第１及び第３リードピン１２，１４は、主面１１ａにおいて第２直線Ｌ２を介してＸ方向に沿って並ぶように配置されている。第２及び第４リードピン１３，１５は、主面１１ａにおいて第２直線Ｌ２を介してＸ方向に沿って並ぶように配置されている。
　換言すると、第１～第４リードピン１２～１５は、Ｚ方向から見て、主面１１ａ上に形成されるＸ方向及びＹ方向を辺とする正方形の角部に位置する。第１～第４リードピン１２～１５は、主面１１ａ上における第１及び第２直線Ｌ１，Ｌ２で４分割された各領域のそれぞれに位置する。第１～第４リードピン１２～１５それぞれの第１直線Ｌ１までの距離と、第１～第４リードピン１２～１５それぞれの第２直線Ｌ２までの距離と、は等しい。第１～第４リードピン１２～１５は、Ｚ方向から見て、基準位置Ｏを中心とした９０°の回転対称の位置にそれぞれ配置されている。第１～第４リードピン１２～１５それぞれから第１直線Ｌ１までの距離と、第１～第４リードピン１２～１５それぞれから第２直線Ｌ２までの距離は、例えば１～２ｍｍ程度である。第１リードピン１２から第４リードピン１５までの距離、及び、第２リードピン１３から第３リードピン１４までの距離は、例えば５ｍｍ程度である。
　第１及び第４サーモパイルチップ３１，３４は、Ｚ方向から見て、第２直線Ｌ２上に基準位置Ｏを介して並ぶように配置されている。第２及び第３サーモパイルチップ３２，３３は、第１直線Ｌ１上に基準位置Ｏを介して並ぶように配置されている。第１サーモパイルチップ３１は、第１及び第３リードピン１２，１４を結んだ直線上に配置されている。第４サーモパイルチップ３４は、第２及び第４リードピン１３，１５を結んだ直線上に配置されている。
　Ｚ方向から見て、第２サーモパイルチップ３２の一部は、第１サーモパイルチップ３１と第４サーモパイルチップ３４との間に位置する。第３サーモパイルチップ３３の一部は、第１サーモパイルチップ３１と第４サーモパイルチップ３４との間に位置する。第２サーモパイルチップ３２と第３サーモパイルチップ３３とは、Ｘ方向において近接する。第１サーモパイルチップ３１と第２及び第３サーモパイルチップ３２，３３とは、Ｙ方向において近接する。第２及び第３サーモパイルチップ３２，３３と第４サーモパイルチップ３４とは、Ｙ方向において近接する。サーモパイルチップ３０は、主面１１ａに千鳥状に配置されている。サーモパイルチップ３０は、全体としてＹ方向に長尺な菱形を形成するように並べられている。サーモパイルチップ３０は、Ｘ方向においては最大２つ並び、Ｙ方向においては最大３つ並ぶ。
　Ｚ方向から見て、光通過開口１８は、第１～第４サーモパイルチップ３１～３４と重なり、且つ、第１～第４リードピン１２～１５と重ならない。光通過開口１８は、Ｚ方向から見て、第１～第４サーモパイルチップ３１～３４の少なくとも一部を含み、且つ、第１～第４リードピン１２～１５を含まない。換言すると、第１～第４サーモパイルチップ３１～３４の直上には光通過開口１８が存在する一方で、第１～第４リードピン１２～１５の直上には光通過開口１８が存在しない。Ｚ方向から見て、基準位置Ｏは、光通過開口１８の中心位置と重なる（一致する）。
　Ｚ方向から見て、光通過開口１８は、第１～第４サーモパイルチップ３１～３４の中央部に形成されたメンブレン７の少なくとも一部と重なっている。Ｚ方向から見て、光通過開口１８は、メンブレン７を取り囲むサーモパイルチップ３０の縁部９の少なくとも一部と重なっていない。Ｚ方向から見て、光通過開口１８は、第１～第３リードピン１２～１４の絶縁部１１ｄの一部と重なっている。Ｚ方向から見て、光通過開口１８は、第２及び第３サーモパイルチップ３２，３３の全面と重なり、第１及び第４サーモパイルチップ３１，３４の一部と重なっている。光通過開口１８の１つの角部は、第２直線Ｌ２上における、第１サーモパイルチップ３１を介して基準位置Ｏとは反対側に位置し、当該角部に対向する角部は、第２直線Ｌ２上における、第４サーモパイルチップ３４を介して基準位置Ｏとは反対側に位置している。光通過開口１８の大きさは、例えば、一辺が４～５ｍｍ程度である。
　Ｚ方向から見て、光通過開口１８は、第１～第４リードピン１２～１５のうちの何れか２つを結ぶ直線上に配置されている。具体的には、Ｚ方向から見て、光通過開口１８は、第１及び第２リードピン１２，１３を結ぶ直線上に配置され、且つ、第１及び第３リードピン１２，１４を結ぶ直線上に配置されている。Ｚ方向から見て、光通過開口１８は、第２及び第４リードピン１３，１５を結ぶ直線上に配置され、且つ、第３及び第４リードピン１４，１５を結ぶ直線上に配置されている。Ｚ方向から見て、光通過開口１８は、第１及び第４リードピン１２，１５を結ぶ直線上に配置され、且つ、第２及び第３リードピン１３，１４を結ぶ直線上に配置されている。
　図８及び図９に示されるように、第１及び第２サーモパイルチップ３１，３２は、電気的に直列に接続されている。第３及び第４サーモパイルチップ３３，３４は、電気的に直列に接続されている。第１及び第２サーモパイルチップ３１，３２を含む第１チップユニットＵ１と第３及び第４サーモパイルチップ３３，３４を含む第２チップユニットＵ２とは、電気的に並列に接続されている。
　第１サーモパイルチップ３１は、第３リードピン１４に対して第１ワイヤ４１によって電気的に接続されている。第２サーモパイルチップ３２は、第２リードピン１３に対して第２ワイヤ４２によって電気的に接続されている。第３サーモパイルチップ３３は、第３リードピン１４に対して第３ワイヤ４３によって電気的に接続されている。第４サーモパイルチップ３４は、第２リードピン１３に対して第４ワイヤ４４によって電気的に接続されている。第１及び第２サーモパイルチップ３１，３２は、第５ワイヤ４５によって互いに電気的に接続されている。第３及び第４サーモパイルチップ３３，３４は、第６ワイヤ４６によって互いに電気的に接続されている。図８では、サーモパイルチップ３０の表面に形成された電極パッド８（図７参照）が省略されているが、各ワイヤ４１～４６は電極パッド８（図７参照）に電気的に接続されている（以下の図８，１１，１４，１７，１９において同様）。
　サーモパイルチップ３０と第２及び第３リードピン１３，１４との間のワイヤボンディングには、例えばセカンド補強法を用いてもよい。セカンド補強法は、通常のワイヤボンディングを行った後に、ファーストボンド地点に比べて強度が弱くなりやすいセカンドボンド地点に対して、補強用のボールを形成する手法である。また、複数のサーモパイルチップ３０間のワイヤボンディングには、ＢＳＯＢ（Bond Stick on Ball）法を用いてもよい。ＢＳＯＢ法は、通常のワイヤボンディングを行う前にセカンドボンドを行う地点に予めボールを形成しておき、セカンドボンド地点を補強する手法である。
　以上、赤外線検出器１では、電気的に直列に接続した第１及び第２サーモパイルチップ３１，３２を含む第１チップユニットＵ１と、第３サーモパイルチップ３３を含む第２チップユニットＵ２と、を電気的に並列に接続することで、第１～第３サーモパイルチップ３１～３３を電気的に直列に接続した場合に比べて、回路の抵抗値（全抵抗値）を低減することができる。また、第１～第４リードピン１２～１５が主面１１ａから突出するパッケージ構造のために主面１１ａ上のサーモパイルチップ３０の配置には制約がある中で、第１～第３サーモパイルチップ３１～３３の配置を最適化し、受光面積を大きく確保することができる。主面１１ａ上の広い範囲に複数のサーモパイルチップ３０を効果的に敷き詰めることができる。したがって、赤外線検出器１によれば、感度の向上が可能となる。
　赤外線検出器１では、キャップ部１６には光通過開口１８が形成され、Ｚ方向から見て、光通過開口１８は、第１～第３サーモパイルチップ３１～３３と重なり、且つ、第１～第３リードピン１２～１４と重ならない。これによれば、光通過開口１８を通過した赤外線が第１～第３リードピン１２～１４に当たり、当該赤外線が第１～第３リードピン１２～１４で乱反射してノイズが発生してしまうということを防止しつつ、第１～第３サーモパイルチップ３１～３３の受光面に効率よく赤外線を入射させることができる。
　赤外線検出器１では、複数のサーモパイルチップ３０は、第４サーモパイルチップ３４を更に有する。第３及び第４サーモパイルチップ３３，３４は、電気的に直列に接続されている。Ｚ方向から見て、第１及び第４サーモパイルチップ３１，３４は、第２直線Ｌ２上に基準位置Ｏを介して並ぶように配置されている。これによれば、回路の抵抗値を、１つのサーモパイルチップ３０を用いた場合と同様の抵抗値に抑えながら、第１～第４サーモパイルチップ３１～３４の配置を最適化し、受光面積を大きく確保することが可能となる。
　赤外線検出器１では、Ｚ方向から見て、光通過開口１８は、第１～第４サーモパイルチップ３１～３４と重なり、且つ、第１～第３リードピン１２～１４と重ならない。これによれば、光通過開口１８を通過した赤外線が第１～第３リードピン１２～１４に乱反射してノイズが発生することを防止しつつ、第１～第４サーモパイルチップ３１～３４の受光面に効率よく赤外線を入射させることができる。
　赤外線検出器１では、第１～第６ワイヤ４１～４６により、第１及び第３サーモパイルチップ３１，３３が第３リードピン１４に電気的に接続され、第２及び第４サーモパイルチップ３２，３４が第２リードピン１３に電気的に接続され、第１及び第２サーモパイルチップ３１，３２が互いに電気的に接続され、第３及び第４サーモパイルチップ３３，３４が互いに電気的に接続されている。この場合、第１～第４サーモパイルチップ３１～３４の配置を最適化できることに伴い、第１～第６ワイヤ４１～４６の長さを短くして抵抗値を低減でき、感度の更なる向上が可能となる。
　赤外線検出器１では、Ｚ方向から見て、サーモパイルチップ３０及び光通過開口１８は、共に矩形状を呈している。サーモパイルチップ３０の対角線に沿う直線は、光通過開口１８の対角線に沿う直線に対して４５°傾斜している。これによれば、第１～第３リードピン１２～１４に光通過開口１８を介して赤外線が当たることを防止しつつ、複数のサーモパイルチップ３０の受光面に対して効率的に赤外線を入射させることができる。また、このように光通過開口１８が４５°傾斜することから、光通過開口１８が第１～第３サーモパイルチップ３１～３３と重なり且つ第１～第３リードピン１２～１４と重ならない上記の配置構成を、容易に実現することが可能となる。
　赤外線検出器１では、Ｚ方向から見て、サーモパイルチップ３０及び光通過開口１８は、共に正方形状を呈している。光通過開口１８の一辺の長さは、サーモパイルチップ３０の一辺の長さの２倍よりも大きい。このように光通過開口１８を大きくすることで、サーモパイルチップ３０の受光面に対して効率的よく赤外線を入射させることができる。
　赤外線検出器１では、サーモパイルチップ３０のそれぞれは、Ｚ方向から見て、中央部に形成されたメンブレン７と、メンブレン７を包囲する縁部９と、を含む。Ｚ方向から見て、光通過開口１８は、サーモパイルチップ３０のメンブレン７と重なり、且つ、当該縁部９の少なくとも一部と重ならない。これによれば、温接点が形成されたメンブレン７に赤外線を効率よく入射させつつ、Ｚ方向から見て光通過開口１８が第１～第３リードピン１２～１４と重ならない構成を容易に実現することができる。図６において、仮に光通過開口１８が複数のサーモパイルチップ３０の全ての部分と重なるようにした場合には、この光通過開口１８は第１～第３リードピン１２～１４についても重なってしまう。
　赤外線検出器１では、Ｚ方向から見て、光通過開口１８は、第１及び第２リードピン１２，１３を結ぶ直線上に配置され、且つ、第１及び第３リードピン１２，１４を結ぶ直線上に配置されている。これによれば、複数のサーモパイルチップ３０の受光面上に光通過開口１８が配置されることになり、複数のサーモパイルチップ３０の受光面に対して効率的に光通過開口１８を介して赤外線を入射させることができる。
　赤外線検出器１では、Ｚ方向から見て、第２サーモパイルチップ３２の少なくとも一部は、第１サーモパイルチップ３１と第４サーモパイルチップ３４との間に位置する。Ｚ方向から見て、第３サーモパイルチップ３３の少なくとも一部は、第１サーモパイルチップ３１と第４サーモパイルチップ３４との間に位置する。これによれば、Ｘ方向において第２サーモパイルチップ３２と第３サーモパイルチップ３３とを近づけることができ、第２及び第３サーモパイルチップ３２，３３の受光面に対して効率よく赤外線を入射させることが可能となる。
　赤外線検出器１では、パッケージ１０は第４リードピン１５を更に有し、Ｚ方向から見た場合において、第２及び第４リードピン１３，１５は、第２直線Ｌ２を介してＸ方向に沿って並ぶように配置され、第４サーモパイルチップ３４は、第２及び第４リードピン１３，１５を結んだ直線上に配置されている。これによれば、第４サーモパイルチップ３４の受光面に対して効率よく赤外線を入射させることができる。
　赤外線検出器１では、Ｚ方向から見て、光通過開口１８は、第１～第４サーモパイルチップ３１～３４と重なり、且つ、第１～第４リードピン１２～１５と重ならない。これによれば、第１～第４リードピン１２～１５に光通過開口１８を介して赤外線が当たることを防止しつつ、第１～第４サーモパイルチップ３１～３４の受光面に対して効率的に赤外線を入射させることができる。
　赤外線検出器１では、Ｚ方向から見て、基準位置Ｏは、光通過開口１８の中心位置と重なっている。これによれば、Ｚ方向から見て光通過開口１８の中心位置を基準に複数のサーモパイルチップ３０を配置することができ、光通過開口１８を通過した赤外線を複数のサーモパイルチップ３０の受光面に効率よく入射させることが可能となる。
　なお、赤外線検出器１では、複数のサーモパイルチップ３０を上述したように配置することから、例えば複数のサーモパイルチップ３０を格子状に配置した場合に比べて、複数のサーモパイルチップ３０それぞれの受光面の中央部を、光通過開口１８の中心位置に寄るように構成できる。各サーモパイルチップ３０の受光面の中心距離を小さくすることができる。これによれば、サーモパイルチップ３０の中央部は縁部９に比べて高い感度を有することから、光通過開口１８を通過した赤外線を複数のサーモパイルチップ３０の受光面に効果的に入射させることができる。また、光通過開口１８を介して複数のサーモパイルチップ３０に入射する赤外線の視野角を大きくすることができる。その結果、赤外線検出器１の感度を一層高めることが可能となる。
　赤外線検出器１では、Ｚ方向から見て、光通過開口１８は、第２及び第４リードピン１３，１５を結ぶ直線上に配置され、且つ、第３及び第４リードピン１４，１５を結ぶ直線上に配置されている。また、Ｚ方向から見て、光通過開口１８は、第１及び第４リードピン１２，１５を結ぶ直線上に配置され、且つ、第２及び第３リードピン１３，１４を結ぶ直線上に配置されている。このような構成によっても、複数のサーモパイルチップ３０の受光面上に光通過開口１８が配置されることになるため、複数のサーモパイルチップ３０の受光面に対して光通過開口１８を介して効率的に赤外線を入射させることができる。
　赤外線検出器１では、パッケージ１０として、ベース部１１の主面１１ａに対する第１～第４リードピン１２～１５の位置が規格化された汎用パッケージが使用されている。これにより、汎用パッケージとの間で部材の共通化が可能となる。汎用パッケージとしては、例えばＴＯ－５等を用いることができる。
［第２実施形態］
　次に、第２実施形態について説明する。本実施形態の説明では、上記第１実施形態と異なる点について説明し、重複する説明は省略する。
　図１０、図１１及び図１２に示されるように、第２実施形態に係る赤外線検出器１０１は、第４サーモパイルチップ３４を備えていない点で上記第１実施形態と異なる。第１及び第２サーモパイルチップ３１，３２を含む第１チップユニットＵ１と第３サーモパイルチップ３３を含む第２チップユニットＵ２とは、電気的に並列に接続されている。第２サーモパイルチップ３２は、第２リードピン１３に対して第７ワイヤ４７によって電気的に接続されている。第３サーモパイルチップ３３は、第２リードピン１３に対して第８ワイヤ４８によって電気的に接続されている。
　以上、赤外線検出器１０１においても、上記第１実施形態と同様の効果、すなわち、感度の向上が可能となる等の効果が奏される。
［第３実施形態］
　次に、第３実施形態について説明する。本実施形態の説明では、上記第１実施形態と異なる点について説明し、重複する説明は省略する。
　図１３、図１４及び図１５に示されるように、第３実施形態に係る赤外線検出器２０１は、第５サーモパイルチップ３５を更に備える点で上記第１実施形態と異なる。Ｚ方向から見て、第５サーモパイルチップ３５は、基準位置Ｏと重なるように配置されている。Ｚ方向から見て、第５サーモパイルチップ３５は、第２及び第３サーモパイルチップ３２，３３の間に配置されている。Ｚ方向から見て、第５サーモパイルチップ３５は、第１及び第４サーモパイルチップ３１，３４の間に配置されている。第５サーモパイルチップ３５は、第１及び第２サーモパイルチップ３１，３２と電気的に直列に接続されている。第５サーモパイルチップ３５は、第１チップユニットＵ１に含まれる。
　第２サーモパイルチップ３２は、第１及び第２リードピン１２，１３を結んだ直線上に配置されている。第３サーモパイルチップ３３は、第３及び第４リードピン１４，１５を結んだ直線上に配置されている。サーモパイルチップ３０は、全体としてＸ方向及びＹ方向に十字形を形成するように並べられている。サーモパイルチップ３０は、Ｘ方向においては最大３つ並び、Ｙ方向においては最大３つ並ぶ。Ｚ方向から見て、光通過開口１８は、第１～第５サーモパイルチップ３１～３５と重なる。第１、第２及び第５サーモパイルチップ３１，３２，３５を含む第１チップユニットＵ１と第３及び第４サーモパイルチップ３３，３４を含む第２チップユニットＵ２とは、電気的に並列に接続されている。
　第１サーモパイルチップ３１は、第３リードピン１４に対して第９ワイヤ５１によって電気的に接続されている。第２サーモパイルチップ３２は、第２リードピン１３に対して第１０ワイヤ５２によって電気的に接続されている。第３サーモパイルチップ３３は、第３リードピン１４に対して第１１ワイヤ５３によって電気的に接続されている。第４サーモパイルチップ３４は、第２リードピン１３に対して第１２ワイヤ５４によって電気的に接続されている。第１及び第５サーモパイルチップ３１，３５は、第１３ワイヤ５５によって互いに電気的に接続されている。第２及び第５サーモパイルチップ３２，３５は、第１４ワイヤ５６によって互いに電気的に接続されている。第３及び第４サーモパイルチップ３３，３４は、第１５ワイヤ５７によって互いに電気的に接続されている。
　以上、赤外線検出器２０１においても、上記第１実施形態と同様の効果、すなわち、感度の向上が可能となる等の効果が奏される。赤外線検出器２０１は、第５サーモパイルチップ３５を更に有する。これによれば、第５サーモパイルチップ３５の存在により感度の更なる向上が可能となる。赤外線検出器２０１では、Ｚ方向から見て、第５サーモパイルチップ３５は、第２及び第３サーモパイルチップ３２，３３の間において基準位置Ｏと重なるように配置されている。これによれば、第１～第５サーモパイルチップ３１～３５の配置を最適化し、受光面積を大きく確保することができる。
　赤外線検出器２０１では、光通過開口１８は、第１～第５サーモパイルチップ３１～３５と重なり、且つ、第１～第４リードピン１２～１５と重ならない。これによれば、第１～第４リードピン１２～１５に光通過開口１８を介して赤外線が当たることを防止しつつ、第１～第５サーモパイルチップ３１～３５の受光面に対して効率的に赤外線を入射させることができる。
［変形例］
　本開示の一態様は、上記実施形態に限定されない。
　上記実施形態では、Ｚ方向から見た場合におけるサーモパイルチップ３０の向き（サーモパイルチップ３０の各辺とＸ方向及びＹ方向との角度）は、特に限定されない。例えば図１６及び図１７に示されるように、変形例に係る赤外線検出器１Ａでは、第１～第４サーモパイルチップ３１～３４を、赤外線検出器１（図７参照）のサーモパイルチップ３０の向きに対してＺ方向から見て４５°回転した向きとなるように配置してもよい。この場合、第１～第４サーモパイルチップ３１～３４は、その各辺とＸ方向又はＹ方向との角度が４５°となるように配置される。第１～第４サーモパイルチップ３１～３４は、格子状に配置される。第１～第４サーモパイルチップ３１～３４が全体として正方形状となるように配置される。この場合でも、上記実施形態と同様の効果が奏される。
　また、例えば図１８及び図１９に示されるように、変形例に係る赤外線検出器１０１Ａでは、第１～第３サーモパイルチップ３１～３３を、赤外線検出器１０１（図１０参照）のサーモパイルチップ３０の向きに対してＺ方向から見て４５°回転した向きとなるように配置してもよい。この場合、第１～第３サーモパイルチップ３１～３３は、その各辺とＸ方向又はＹ方向との角度が４５°となるように配置される。この場合でも、上記実施形態と同様の効果が奏される。
　上記実施形態では、第１～第５サーモパイルチップ３１～３５を大きさが同じ矩形状のチップとしたが、これに限定されない。第１～第５サーモパイルチップ３１～３５の一部又は全部は、互いに異なる形状であってもよいし、互いに異なる大きさであってもよい。上記実施形態では、第１リードピン１２は使用されていないが、これに限定されない、例えば第１リードピン１２は、主面１１ａ上に配置された出力補正用サーミスタに対して電気的に接続されてもよい。
　上記実施形態では、Ｚ方向から見て、第１～第４リードピン１２～１５と重ならないように光通過開口１８を形成したが、第１～第３リードピン１２～１４と重ならないように光通過開口１８を形成すればよい。この場合、第１～第３リードピン１２～１４に赤外線が当たることを防止することができる。上記実施形態では、基準位置Ｏを、ベース部１１の主面１１ａの中心位置で且つ光通過開口１８の中心位置としたが、これに限定されない。基準位置Ｏは、主面１１ａ上の任意の位置であってもよい。
　上述した一の実施形態又は変形例における各構成は、他の実施形態又は変形例における各構成に任意に適用することができる。上記において、「４５°」は、完全に４５°だけでなく、ほぼ４５°を含み、製造上及び設計上等の誤差を含み得る。上記において、「２倍」は、完全に２倍だけでなく、ほぼ２倍を含み、製造上及び設計上等の誤差を含み得る。上記において、「第１／第２方向に沿って並ぶように配置され」は、複数の要素が第１又は２方向に平行に延在する直線上に配置される場合に限られず、複数の要素が第１／第２方向に対して交差する方向にずれていてもよい。
　１，１Ａ，１０１，１０１Ａ，２０１…赤外線検出器、７…メンブレン、９…縁部、１０…パッケージ、１１…ベース部、１１ａ…主面、１２…第１リードピン、１３…第２リードピン、１４…第３リードピン、１５…第４リードピン、１６…キャップ部、１８…光通過開口、３０…サーモパイルチップ、３１…第１サーモパイルチップ、３２…第２サーモパイルチップ、３３…第３サーモパイルチップ、３４…第４サーモパイルチップ、３５…第５サーモパイルチップ、４１…第１ワイヤ、４２…第２ワイヤ、４３…第３ワイヤ、４４…第４ワイヤ、４５…第５ワイヤ、４６…第６ワイヤ、Ｌ１…第１直線、Ｌ２…第２直線、Ｏ…基準位置、Ｒ…収容空間、Ｕ１…第１チップユニット、Ｕ２…第２チップユニット。

Claims (16)

  1. 　ベース部、前記ベース部の主面から突出する第１～第３リードピン、及び、前記ベース部の前記主面上に配置され前記ベース部と共に収容空間を画成するキャップ部を有するパッケージと、
    　前記ベース部の前記主面上に配置された複数のサーモパイルチップと、を備え、
    　複数の前記サーモパイルチップは、第１～第３サーモパイルチップを有し、
    　前記第１及び第２サーモパイルチップは、電気的に直列に接続され、
    　前記第１及び第２サーモパイルチップを含む第１チップユニットと前記第３サーモパイルチップを含む第２チップユニットとは、電気的に並列に接続され、
    　前記ベース部の前記主面に垂直な方向から見て、基準位置を通って第１方向に沿って延在する直線を第１直線とし、前記基準位置を通って前記第１方向に直交する第２方向に沿って延在する直線を第２直線とした場合において、
    　　前記第１及び第２リードピンは、前記第１直線を介して前記第２方向に沿って並ぶように配置され、
    　　前記第１及び第３リードピンは、前記第２直線を介して前記第１方向に沿って並ぶように配置され、
    　　前記第１サーモパイルチップは、前記第２直線上に配置され、且つ、前記第１及び第３リードピンを結んだ直線上に配置され、
    　　前記第２及び第３サーモパイルチップは、前記第１直線上に前記基準位置を介して並ぶように配置されている、赤外線検出器。
  2. 　前記キャップ部には、前記ベース部の前記主面と対向する光通過開口が形成され、
    　前記ベース部の前記主面に垂直な方向から見て、前記光通過開口は、前記第１～第３サーモパイルチップと重なり、且つ、前記第１～第３リードピンと重ならない、請求項１に記載の赤外線検出器。
  3. 　複数の前記サーモパイルチップは、前記ベース部の前記主面上に配置され、前記第２チップユニットに含まれる第４サーモパイルチップを更に有し、
    　前記第３及び第４サーモパイルチップは、電気的に直列に接続され、
    　前記ベース部の前記主面に垂直な方向から見て、前記第１及び第４サーモパイルチップは、前記第２直線上に前記基準位置を介して並ぶように配置されている、請求項１に記載の赤外線検出器。
  4. 　前記キャップ部には、前記ベース部の前記主面と対向する光通過開口が形成され、
    　前記ベース部の前記主面に垂直な方向から見て、前記光通過開口は、前記第１～第４サーモパイルチップと重なり、且つ、前記第１～第３リードピンと重ならない、請求項３に記載の赤外線検出器。
  5. 　前記第１サーモパイルチップは、前記第３リードピンに対して第１ワイヤによって電気的に接続され、
    　前記第２サーモパイルチップは、前記第２リードピンに対して第２ワイヤによって電気的に接続され、
    　前記第３サーモパイルチップは、前記第３リードピンに対して第３ワイヤによって電気的に接続され、
    　前記第４サーモパイルチップは、前記第２リードピンに対して第４ワイヤによって電気的に接続され、
    　前記第１及び第２サーモパイルチップは、第５ワイヤによって互いに電気的に接続され、
    　前記第３及び第４サーモパイルチップは、第６ワイヤによって互いに電気的に接続されている、請求項３又は４に記載の赤外線検出器。
  6. 　前記ベース部の前記主面に垂直な方向から見て、前記サーモパイルチップ及び前記光通過開口は、共に矩形状を呈しており、前記サーモパイルチップの対角線に沿う直線は、前記光通過開口の対角線に沿う直線に対して４５°傾斜する、請求項２又は４に記載の赤外線検出器。
  7. 　前記ベース部の前記主面に垂直な方向から見て、前記サーモパイルチップ及び前記光通過開口は、共に正方形状を呈しており、前記光通過開口の一辺の長さは、前記サーモパイルチップの一辺の長さの２倍よりも大きい、請求項２又は４に記載の赤外線検出器。
  8. 　前記サーモパイルチップのそれぞれは、前記ベース部の前記主面に垂直な方向から見て、中央部に形成されたメンブレンと、前記メンブレンを包囲する縁部と、を含み、
    　前記ベース部の前記主面に垂直な方向から見て、前記光通過開口は、前記サーモパイルチップの前記メンブレンと重なり、前記縁部の少なくとも一部と重ならない、請求項２又は４に記載の赤外線検出器。
  9. 　前記ベース部の前記主面に垂直な方向から見て、前記光通過開口は、前記第１及び第２リードピンを結ぶ直線上に配置され、且つ、前記第１及び第３リードピンを結ぶ直線上に配置されている、請求項２又は４に記載の赤外線検出器。
  10. 　前記ベース部の前記主面に垂直な方向から見て、前記第２サーモパイルチップの少なくとも一部は、前記第１サーモパイルチップと前記第４サーモパイルチップとの間に位置し、前記第３サーモパイルチップの少なくとも一部は、前記第１サーモパイルチップと前記第４サーモパイルチップとの間に位置する、請求項３又は４に記載の赤外線検出器。
  11. 　前記パッケージは、前記ベース部の前記主面から突出する第４リードピンを更に有し、
    　前記ベース部の前記主面に垂直な方向から見た場合において、
    　　前記第２及び第４リードピンは、前記第２直線を介して前記第１方向に沿って並ぶように配置され、
    　　前記第４サーモパイルチップは、前記第２及び第４リードピンを結んだ直線上に配置されている、請求項３に記載の赤外線検出器。
  12. 　前記キャップ部には、前記ベース部の前記主面と対向する光通過開口が形成され、
    　前記ベース部の前記主面に垂直な方向から見て、前記光通過開口は、前記第１～第４サーモパイルチップと重なり、且つ、前記第１～第４リードピンと重ならない、請求項１１に記載の赤外線検出器。
  13. 　複数の前記サーモパイルチップは、前記ベース部の前記主面上に配置され、前記第１チップユニットに含まれる第５サーモパイルチップを更に有し、
    　前記第１、第２及び第５サーモパイルチップは、電気的に直列に接続されている、請求項１又は３に記載の赤外線検出器。
  14. 　複数の前記サーモパイルチップは、前記ベース部の前記主面上に配置され、前記第１チップユニットに含まれる第５サーモパイルチップを更に有し、
    　前記第１、第２及び第５サーモパイルチップは、電気的に直列に接続され、
    　前記ベース部の前記主面に垂直な方向から見て、前記第５サーモパイルチップは、前記第２及び第３サーモパイルチップの間において前記基準位置と重なるように配置されている、請求項３に記載の赤外線検出器。
  15. 　前記キャップ部には、前記ベース部の前記主面と対向する光通過開口が形成され、
    　前記ベース部の前記主面に垂直な方向から見て、前記光通過開口は、前記第１～第５サーモパイルチップと重なり、且つ、前記第１～第３リードピンと重ならない、請求項１４に記載の赤外線検出器。
  16. 　前記ベース部の前記主面に垂直な方向から見て、前記基準位置は、前記光通過開口の中心位置と重なる、請求項２又は４に記載の赤外線検出器。
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