焦電体材料およびそれを用いた焦電型赤外線センサ
【課題】 キュリー点Ｔｃを高くしてリフロー炉の高温による圧電特性の劣化が無く、耐ノイズ特性の良好な表面実装対応の焦電型赤外線センサ用の焦電体材料を提供する。
【解決手段】 組成式が（Ｐｂ（１−ｘ）Ｃａｘ）（１−ａ）（Ｔｉ（１−ｙ）（Ｍｎ１／３Ｓｂ２／３）ｙ）Ｏ３（ただし０．１２≦ｘ≦０．２３、０．０４０≦ｙ≦０．１００、−０．０２０≦ａ≦０．０２０）で表される焦電体材料を用いる。
【解決手段】 組成式が（Ｐｂ（１−ｘ）Ｃａｘ）（１−ａ）（Ｔｉ（１−ｙ）（Ｍｎ１／３Ｓｂ２／３）ｙ）Ｏ３（ただし０．１２≦ｘ≦０．２３、０．０４０≦ｙ≦０．１００、−０．０２０≦ａ≦０．０２０）で表される焦電体材料を用いる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焦電体材料に関し、特に、表面実装対応の焦電型赤外線センサに用いて好適な焦電体材料およびそれを用いた焦電型赤外線センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、人の動きを感知することができる焦電型赤外線センサは、防犯機器、家電製品等のさまざまな分野で広く用いられてきた。特に、昨今では世界的に環境問題に対する意識が高まっており、省エネの観点から焦電型赤外線センサによる人体検知は不可欠な技術となっている。
【０００３】
人の動きを感知する焦電型赤外線センサは、蛍光灯の自動点灯や消灯、洗面所の自動洗浄などに使われている。さらに、家電製品の制御やパーソナルコンピュータのモニタの電源制御など、省エネに対する用途は広がっている。
【０００４】
このような背景の中、家電製品等に使われる焦電型赤外線センサは、小型化、高感度化が求められ、焦電型赤外線センサの特性を左右する焦電体材料は、更なる特性改善が求められている。
【０００５】
また、焦電型赤外線センサは、他の電子部品と組み合わせて用いることが多いため、表面実装技術によりプリント基板上に他の電子部品と同時に実装させて用いられる。更に、焦電型赤外線センサに用いられる焦電素子は、実装時にリフロー炉内を通るため、最低でも約２２０℃の高温にさらされることになる。なお、近年は鉛フリーのはんだを用いることが多くなって来ており、鉛含有のはんだよりも融点が２０℃ほど高くなるため、リフロー炉の温度はさらに高温で用いる必要がある。よって、リフロー炉の設定温度やリフロー炉内の局所的な温度ばらつきも考慮すると、焦電素子には約２６０℃の熱処理を行っても特性が劣化しないことが求められる。
【０００６】
特許文献１では、ＰｂのＣａ置換量を調整し、かつＭｎ、Ｎｉ、Ｎｂを添加することで焦電型赤外線センサの検出感度が高い、良好な特性の焦電型赤外線検出素子に用いる材料組成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭６０―１９１０５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の焦電型赤外線センサ用の焦電素子用の材料は、自発分極が存在する上限の温度であるキュリー点Ｔｃが２００℃台であるのが一般的であり、プリント基板に表面実装する際にリフロー炉で熱が加えられると、分極処理による圧電特性が劣化する場合があるという問題があった。
【０００９】
さらに、焦電型赤外線センサの検出感度は、焦電体材料の比誘電率εｒが小さいほど高くなるため、チタン酸ジルコン酸鉛のような大きな電気機械結合係数Ｋ、比誘電率εｒを持つ焦電体材料よりも、チタン酸鉛のような比誘電率εｒが小さい焦電体材料が望ましい。
【００１０】
このような背景の中、比誘電率εｒが低く、リフロー炉の温度が２６０℃以上の高温でも焦電素子の分極処理による圧電特性が劣化しない焦電体材料の開発が急務となっている。
【００１１】
特許文献１の焦電型赤外線検出素子において、検出感度を上げようとしてＣａ置換量を増やすとキュリー点Ｔｃが下がってしまい、表面実装の際にリフロー炉の熱で分極処理による圧電特性が劣化し、検出特性が低下してしまうため、表面実装対応の焦電型赤外線センサには適していなかった。
【００１２】
また、焦電型赤外線センサは、焦電素子から発生する微少な電荷をアンプで増幅し、温度変化を検知するため、ノイズによる検出精度の低下という問題があった。
【００１３】
図５は、焦電型赤外線センサの回路図を模式的に示した図である。図５に示すように、焦電型赤外線センサ２１は、焦電素子２３の電荷を検出する電界効果トランジスタ（以下ＦＥＴと記載する）２２と、それを増幅する増幅器２５からなり、出力端子２８から検出結果が出力される。ＦＥＴ２２のドレインに、電源入力の電源端子２６が接続され、ＦＥＴ２２のソースは増幅器２５に接続されている。グランド端子２７は、焦電型赤外線センサのグランドと共通としている。焦電素子２３はＦＥＴ２２のゲートに接続されるため、焦電素子２３の内部抵抗２４の値により回路動作が大きく左右され、焦電型赤外線センサの出力に影響を与える。
【００１４】
特に、ＦＥＴ２２は、焦電素子２３に用いられる焦電体材料の比抵抗が大きいと、焦電素子２３の周囲における浮遊容量３０や、焦電電荷を検出するＦＥＴ２２のゲートドレイン間容量２９によって流れる電流等のノイズを検出してしまい、正確な動作が妨げられる場合があった。
【００１５】
一方、焦電素子２３の内部抵抗２４の比抵抗が小さいと、測定物の熱赤外線により発生した焦電電荷が焦電素子自身の内部抵抗２４を介して流れてしまい、センサの検出感度が低くなるという問題があった。
【００１６】
これらの背景により、焦電型赤外線センサを設計する上で、焦電体材料の比抵抗は、センサの耐ノイズ特性において非常に重要な項目となっている。
【００１７】
本発明は、上述した問題を解決するためになされたもので、キュリー点Ｔｃが高く、焦電型赤外線センサの検出感度、耐ノイズ特性が良好な焦電体材料およびそれを用いた焦電型赤外線センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記の課題を解決するために、本発明は、キュリー点Ｔｃを高くすることにより、リフロー炉の熱によっても分極処理による圧電特性の劣化が起こらないので検出感度の低下が見られず、かつ、焦電体材料の比抵抗を調整することにより耐ノイズ特性を良好にした焦電体材料およびそれを用いた焦電型赤外線センサとするものである。
【００１９】
すなわち、本発明によれば、組成式が（Ｐｂ（１−ｘ）Ｃａｘ）（１−ａ）（Ｔｉ（１−ｙ）（Ｍｎ１／３Ｓｂ２／３）ｙＯ３（ただし０．１２≦ｘ≦０．２３、０．０４０≦ｙ≦０．１００、−０．０２０≦ａ≦０．０２０）で表されることを特徴とする焦電体材料が得られる。
【００２０】
また、本発明によれば、焦電体基板の受光面側に設置された表面電極と前記表面電極に前記焦電体基板を挟んで対向する裏面電極とを備える焦電素子を少なくとも１個有するセンサ素子と、前記センサ素子の出力信号をインピーダンス変換して出力する手段と、前記センサ素子を実装する回路基板と、前記回路基板を保持するホルダーと、前記ホルダーに組み付けられ、前記回路基板と電気的に接続し入出力を行う入出力端子およびグランド用端子と、前記ホルダーの外周面を覆い前記受光面側に開口部を有するシールドケースと、前記シールドケースの前記開口部に装着された赤外線透過部材と、前記シールドケースと前記ホルダーの間隙を埋める封止部材を備える焦電型赤外線センサであって、前記焦電素子を上記の焦電体材料を用いて構成したことを特徴とする焦電型赤外線センサが得られる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、Ｂサイト（Ｔｉ（１−ｙ）（Ｍｎ１／３Ｓｂ２／３）ｙ）のＴｉに対する（Ｍｎ１／３Ｓｂ２／３）の置換量ｙを調節することでキュリー点Ｔｃを高くすることが可能となり、焦電係数Ｔｐおよび材料評価指数Ｆｖが高く検出特性が良好な焦電体材料を得、さらに、Ａサイト（Ｐｂ（１−ｘ）Ｃａｘ）の調整量ａを調整することで比抵抗ρの値を最適化し、焦電型赤外線センサの耐ノイズ特性の良好な焦電体材料を得ることが可能となる。材料評価指数Ｆｖ（Ｃ・ｃｍ／Ｊ）は、焦電型赤外線センサに搭載した際のセンサ検出感度の指標で、Ｆｖ＝Ｔｐ／（ｃ・εｒ）で求められる。ここで、ｃは体積比熱（Ｊ／ｃｍ３・Ｋ）を表す。
【００２２】
本発明は、リフロー炉の熱によっても検出感度が低下せずに、焦電型赤外線センサの耐ノイズ特性を良好にすることが可能となる焦電体材料およびそれを用いた焦電型赤外線センサを提供できる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】Ｃａの置換量ｘと材料評価指数Ｆｖ、キュリー点Ｔｃの関係を表した図。
【図２】（Ｍｎ１／３Ｓｂ２／３）の置換量ｙと材料評価指数Ｆｖ、キュリー点Ｔｃの関係を表した図。
【図３】Ａサイトの調整量ａと材料評価指数Ｆｖ、比抵抗ρの関係を表した図。
【図４】本発明に係る焦電型赤外線センサの分解斜視図。
【図５】焦電型赤外線センサの回路図を模式的に示した図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【００２５】
本発明の焦電体材料は、組成式が（Ｐｂ（１−ｘ）Ｃａｘ）（１−ａ）（Ｔｉ（１−ｙ）（Ｍｎ１／３Ｓｂ２／３）ｙ）Ｏ３（ただし０．１２≦ｘ≦０．２３、０．０４０≦ｙ≦０．１００、−０．０２０≦ａ≦０．０２０）で表されることを特徴とする。ｘの値はＰｂに対するＣａの置換量であり、Ｃａの置換量を増やすことにより、比誘電率を小さくすることが可能となる。ｙの値は、Ｔｉに対する（Ｍｎ１／３Ｓｂ２／３）の置換量であり、（Ｍｎ１／３Ｓｂ２／３）の置換量を増やすことによりキュリー点Ｔｃを高くすることが可能となる。また、Ａサイト（Ｐｂ（１−ｘ）Ｃａｘ）の量を調整することで、比抵抗ρの値を最適化し、焦電型赤外線センサの耐ノイズ特性を調整して良好な焦電体材料が可能となる。
【００２６】
本発明の焦電体材料の作製方法について、説明する。主成分の原料として、ＰｂＯ、ＴｉＯ２、Ｃａ、ＭｎＣＯ３、Ｓｂ２Ｏ３を、本発明の焦電体材料の組成になるように秤量する。この原料粉末を、ジルコニアボールとともにナイロンポットの中に入れ、ボールミルにて４６時間湿式混合する。この混合粉末を脱水乾燥後、アルミ匣鉢中で８５０〜９５０℃、２時間の予焼を行い、この予焼粉末をナイロンポッドの中で、ジルコニアボールにて１〜２０時間湿式粉砕する。次に、脱水乾燥し、得られた予焼粉砕粉末にバインダを混合して加圧し、用途形状に合せて成型する。この成型体を１０００〜１２５０℃で焼結し、外周刃切断機で製品形状に加工する。更に、両面に銀ペーストを塗布し、４５０〜５５０℃で焼き付けて電極を形成し、製品とする。このようにして得られた製品に対して、シリコンオイル中で１００〜１８０℃、４〜８ｋＶ／ｍｍ、１５分で分極処理を行う。
【００２７】
本発明の焦電型赤外線センサについて、説明する。図４は、本発明に係る焦電型赤外線センサの分解斜視図である。本発明の焦電体材料を用いた焦電型赤外線センサ１は、焦電素子７と、焦電素子７の出力信号をインピーダンス変換して出力する手段として用いられるＦＥＴ９と、焦電素子７とＦＥＴ９を実装する回路基板８と、回路基板８を保持するホルダー６と、ホルダー６に組み付けられ、回路基板８と電気的に接続し入出力を行う入出力用端子５およびグランド用端子４と、ホルダー６の外周面を覆い受光面側に開口部２ａを有するシールドケース２とシールドケース２の開口部２ａに装着される赤外線透過部材３とシールドケース２とホルダー６の間隙を埋める封止部材を備える。
【００２８】
焦電素子７は、焦電体基板７ａの受光面側に設置された表面電極７ｂと、表面電極７ｂに焦電体基板７ａを挟んで対向する裏面電極（図示せず）を形成した焦電素子７を備える。焦電素子７は、用途により、焦電体基板７ａに表面電極７ｂと裏面電極を複数組形成し、複数個としても良い。焦電体基板７ａの材質としては、請求項１に記載されている組成式の焦電体材料を用いることができる。
【００２９】
焦電素子７は、裏面電極で回路基板８のセンサ素子実装用ランド８ａと接続される。接続には導電性接着剤、またははんだが用いられる。回路基板８を保持するホルダー６には、入出力用端子５およびグランド用端子４が組み付けられる。組み付けは、端子の圧入により行うが、ホルダー６と入出力用端子５およびグランド用端子４の一体成型（インサート成型）によって行っても良い。ホルダー６は高耐熱樹脂を用いるのが好ましく、熱可塑性の液晶ポリマーが使用できる。これにより、はんだリフロー炉による表面実装部品への対応が可能となる。
【００３０】
入出力用端子５およびグランド用端子４と回路基板８は、回路基板側面に配置されているサイドスルーホール８ｂで接続される。この接続には、導電性接着剤またははんだが、用いられる。入出力用端子５およびグランド用端子４の材質は、金属または合金が用いられるが、端子としての機能を満足するような導電性、回路基板の接続にはんだを使用する場合ははんだぬれ性が必要であり、リン青銅やステンレス鋼等の合金が好ましい。
【００３１】
シールドケース２は、焦電素子７に対して周囲環境から電磁ノイズが影響を与えないように、焦電素子７を周囲から保護する目的でホルダー６に設置される。電磁ノイズからの保護という目的から、材質は銅、銀、金、アルミニウム、ニッケル、鉄、クロム、亜鉛、錫等の金属または合金、これら金属のメッキを施した樹脂または金属が好ましい。本電磁シールド性に加え、加工性とはんだぬれ性、耐食性を考慮して、銅と亜鉛の合金である黄銅にニッケルメッキを施したものが特に好ましい。
【００３２】
シールドケース２は開口部２ａを有し、開口部２ａには赤外線透過部材３が組み付けられる。赤外線透過部材３は焦電型赤外線センサ内部へ所定範囲の波長を持つ赤外線をセンサ内部に透過させる目的で設置され、本実施の形態では赤外線フィルタを使用する。また、赤外線フィルタの組み付けにはエポキシ系接着剤を使用しても良い。赤外線透過部材３として、赤外線集光レンズを用いることも可能である。
【００３３】
本発明の焦電体材料を焦電型赤外線センサに用いることにより、検出感度、耐ノイズ特性が良好な焦電型赤外線センサとなる。
【実施例】
【００３４】
本発明の焦電体材料について、実施例を用いて、詳細に説明する。
【００３５】
試料は、組成によって最適となる条件にて作製した。主成分の原料として、ＰｂＯ、ＴｉＯ２、Ｃａ、ＭｎＣＯ３、Ｓｂ２Ｏ３を、実施例１〜１７、比較例１〜６として、表１の組成になるように秤量した。この原料粉末を、ジルコニアボールとともにナイロンポットの中に入れ、ボールミルにて４６時間湿式混合した。この混合粉末を脱水乾燥後、アルミ匣鉢中で組成に合せて８５０〜９５０℃、２時間の予焼を行った。この予焼粉末をナイロンポッドの中で、ジルコニアボールにて組成に合せて１〜２０時間湿式粉砕した。次に、脱水乾燥し、得られた予焼粉砕粉末にバインダを混合して加圧し、φ２０×１０ｍｍに成型した。この成型体を組成に合せて１０００〜１２５０℃で焼結し、外周刃切断機で１ｍｍの厚さの円板に加工した。更に、加工した円板の両面に銀ペーストを塗布し、組成に合せて４５０〜５５０℃で焼き付けて電極を形成し、試料とした。このようにして得られた試料に対して、シリコンオイル中で組成に合せて１００〜１８０℃、４〜８ｋＶ／ｍｍ、１５分で分極処理を行った。分極処理した焦電素子を、リフロー炉を想定して２６０℃、１０分の熱処理を加え、その後、室温２５℃の環境に１２時間以上放置した。
【００３６】
表面実装タイプの焦電型赤外線センサにおいて焦電素子は、リフロー炉の温度に耐えうるだけの高いキュリー点Ｔｃを有している必要がある。一般的にリフロー炉の温度としてはピーク温度で約２４０℃であるが、設計上のばらつきも考慮するとキュリー点Ｔｃは、約２６０℃以上を確保する必要がある。
【００３７】
焦電体材料の測定項目について、説明する。比誘電率εｒは、インピーダンス／ゲイン・フェーズアナライザ４１９４Ａ（アジレント・テクノロジー製）を用いて、試料の容量を、測定周波数１ｋＨｚ、測定電圧５００ｍＶで測定することにより、算出した。キュリー点Ｔｃは、試料を恒温槽へ投入し、２０℃から４００℃まで温度を変化させて、インピーダンス／ゲイン・フェーズアナライザ４１９４Ａ（アジレント・テクノロジー製）を用いて、測定周波数１ｋＨｚ、測定電圧５００ｍＶで容量のピーク値を測定することにより、算出した。比抵抗ρは、絶縁抵抗計ＤＳＭ−８１０３（ＴＯＡ製）を用いて、絶縁抵抗を測定することにより算出した。
【００３８】
その後、作製された各々の試料を恒温槽に入れ、室温２５℃から７０℃の範囲で温度を上昇させ、微少電流計Ｒ８３４０（アドバンテスト製）で、焦電電流Ｉｐを測定した。そして、下記の式から各試料の焦電係数Ｔｐを算出した。
Ｔｐ＝Ｉｐ／（Ｓ・ΔＴ）
ここで、Ｓは試料の電極面積（ｃｍ２）であり、ΔＴ（Ｋ）は温度変化の量をあらわす。
さらに、ここで得られた焦電係数Ｔｐ（Ｃ／ｃｍ２・Ｋ）を用いて、材料評価指数Ｆｖ（Ｃ・ｃｍ／Ｊ）を求めた。
【００３９】
表１に、焦電体材料の組成式が（Ｐｂ（１−ｘ）Ｃａｘ）（１−ａ）（Ｔｉ（１−ｙ）（Ｍｎ１／３Ｓｂ２／３）ｙ）Ｏ３で表されたときに、０．０１≦ｘ≦０．２３、０．０２０≦ｙ≦０．１００、−０．０２０≦ａ≦０．０２０における焦電体材料の比誘電率εｒ、焦電係数Ｔｐ、材料評価指数Ｆｖ、キュリー点Ｔｃ、比抵抗ρの測定結果を示す。
【００４０】
【表１】
【００４１】
表１に、各測定結果について示す。次に、各測定結果について、詳細に説明する。
【００４２】
図１は、Ｃａの置換量ｘと材料評価指数Ｆｖ、キュリー点Ｔｃの関係を表した図である。図１に、ｙ＝０．０６０、ａ＝０．００７において、Ｃａの置換量ｘを０．０８から０．２６まで変化させたときの材料評価指数Ｆｖとキュリー点Ｔｃのグラフを示す。Ｃａの置換量ｘを０．０８から増やしていくと、材料評価指数Ｆｖが大きくなる。しかし、Ｃａ置換量ｘが０．２２付近から材料評価指数Ｆｖは、低下する。これは、リフロー炉使用を想定し２６０℃、１０分の熱処理を施しているからであり、２７０℃付近から材料評価指数Ｆｖが、低下している。したがって、表面実装タイプの焦電型赤外線センサの焦電素子では、さらに安定性、安全性を加味して２８０℃以上のキュリー点Ｔｃが求められている。焦電型赤外線センサの実使用上、焦電素子に人の動きを検出する人感センサとしての機能を求めるためには、材料評価指数Ｆｖが、４．７０以上求められている。比較例１〜４では、材料評価指数Ｆｖが４．７０より低くなり、条件を満足しなかった。したがって、実施例１〜７より、キュリー点Ｔｃと材料評価指数Ｆｖを同時に満足する、Ｃａの置換量ｘの範囲を０．１２≦ｘ≦０．２３と規定した。
【００４３】
また、焦電係数Ｔｐを大きくするために、Ｔｉに対する（Ｍｎ１／３Ｓｂ２／３）の置換量ｙを変化させることも有効である。図２は、（Ｍｎ１／３Ｓｂ２／３）の置換量ｙと材料評価指数Ｆｖ、キュリー点Ｔｃの関係を表した図である。図２に、ｘ＝０．２０、ａ＝０．００７において、（Ｍｎ１／３Ｓｂ２／３）の置換量ｙを０．０２５から０．１２５まで変化させた時の材料評価指数Ｆｖと、キュリー点Ｔｃのグラフを示す。材料評価指数Ｆｖは、（Ｍｎ１／３Ｓｂ２／３）の置換量ｙが０．０６０〜０．０７０付近にピークが現れる。また、キュリー点Ｔｃは、（Ｍｎ１／３Ｓｂ２／３）の置換量ｙを増やすにしたがって低下する傾向にある。比較例５、６では、材料評価指数Ｆｖが４．７０より低くなり、また比較例６では、キュリー点Ｔｃが２６５℃と、条件を満足しなかった。実施例８〜１０と図２より、焦電型赤外線センサとして焦電素子に求められる材料評価指数Ｆｖを４．７０以上で、キュリー点Ｔｃが２８０℃以上となるように、（Ｍｎ１／３Ｓｂ２／３）の置換量ｙの範囲を０．０４０≦ｙ≦０．１００と規定した。
【００４４】
焦電型赤外線センサの設計において、耐ノイズ性は非常に重要である。図５に示すように、耐ノイズ性は、焦電素子２３の内部抵抗２４の値に大きく依存し、内部抵抗２４の値が大きいと焦電素子周辺の浮遊容量３０を介して電流を拾い、増幅器２５から不要な出力電圧を発生させてしまう。一方で、焦電素子２３の内部抵抗２４の値が小さすぎると焦電電荷が焦電素子２３自身の内部抵抗２４を通して流れてしまい、結果としてセンサの検出感度が低くなる。本発明では、この調整を焦電体材料の比抵抗ρを調整することで所望の値に設計することが可能な材料を、提案する。
【００４５】
図３は、Ａサイトの調整量ａと材料評価指数Ｆｖ、比抵抗ρの関係を表した図である。図３に、ｘ＝０．２０、ｙ＝０．０６０における、Ａサイト（Ｐｂ（１−ｘ）Ｃａｘ）の調整量ａを−０．０２０から０．０２０まで変化させたときの材料評価指数Ｆｖと比抵抗ρのグラフを示す。Ａサイト（Ｐｂ（１−ｘ）Ｃａｘ）の調整量ａを−０．０２０から０．０２０の間で変化させても材料評価指数Ｆｖはさほど変化しないが、比抵抗ρは大きく変化する。この特性を利用して、Ａサイトの調整量ａを調整することにより焦電型赤外線センサの耐ノイズ特性に対し有効な焦電素子の内部抵抗の値を決めることができる。しかし、Ａサイト（Ｐｂ（１−ｘ）Ｃａｘ）の調整量を大きくし過ぎると、材料評価指数Ｆｖが下がってしまう。したがって、実施例１１〜１７より、材料評価指数Ｆｖを４．７０以上を満足する、ａの範囲は−０．０２０≦ａ≦０．０２０と規定した。
【００４６】
よって、ＰｂをＣａで置換し、かつＢサイトのＴｉに対する（Ｍｎ１／３Ｓｂ２／３）の置換量ｙを最適化し、Ａサイト（Ｐｂ（１−ｘ）Ｃａｘ）の調整量ａも調節することで、キュリー点Ｔｃを高くしてリフロー炉の高温による圧電特性の劣化が無く、耐ノイズ特性の良い、表面実装に対応できる焦電型赤外線センサ用の焦電体材料が得られた。
【００４７】
以上、実施例を用いて、この発明を説明したが、この発明は、これらの実施例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても本発明に含まれる。すなわち、当業者であれば、当然なしえるであろう各種変形、修正もまた本発明に含まれる。
【符号の説明】
【００４８】
１、２１ 焦電型赤外線センサ
２ シールドケース
２ａ 開口部
３ 赤外線透過部材
４ グランド用端子
５ 入出力用端子
６ ホルダー
７、２３ 焦電素子
７ａ 焦電体基板
７ｂ 表面電極
８ 回路基板
８ａ センサ素子実装用ランド
８ｂ サイドスルーホール
９、２２ ＦＥＴ
２４ 内部抵抗
２５ 増幅器
２６ 電源端子
２７ グランド端子
２８ 出力端子
２９ ゲートドレイン間容量
３０ 浮遊容量
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焦電体材料に関し、特に、表面実装対応の焦電型赤外線センサに用いて好適な焦電体材料およびそれを用いた焦電型赤外線センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、人の動きを感知することができる焦電型赤外線センサは、防犯機器、家電製品等のさまざまな分野で広く用いられてきた。特に、昨今では世界的に環境問題に対する意識が高まっており、省エネの観点から焦電型赤外線センサによる人体検知は不可欠な技術となっている。
【０００３】
人の動きを感知する焦電型赤外線センサは、蛍光灯の自動点灯や消灯、洗面所の自動洗浄などに使われている。さらに、家電製品の制御やパーソナルコンピュータのモニタの電源制御など、省エネに対する用途は広がっている。
【０００４】
このような背景の中、家電製品等に使われる焦電型赤外線センサは、小型化、高感度化が求められ、焦電型赤外線センサの特性を左右する焦電体材料は、更なる特性改善が求められている。
【０００５】
また、焦電型赤外線センサは、他の電子部品と組み合わせて用いることが多いため、表面実装技術によりプリント基板上に他の電子部品と同時に実装させて用いられる。更に、焦電型赤外線センサに用いられる焦電素子は、実装時にリフロー炉内を通るため、最低でも約２２０℃の高温にさらされることになる。なお、近年は鉛フリーのはんだを用いることが多くなって来ており、鉛含有のはんだよりも融点が２０℃ほど高くなるため、リフロー炉の温度はさらに高温で用いる必要がある。よって、リフロー炉の設定温度やリフロー炉内の局所的な温度ばらつきも考慮すると、焦電素子には約２６０℃の熱処理を行っても特性が劣化しないことが求められる。
【０００６】
特許文献１では、ＰｂのＣａ置換量を調整し、かつＭｎ、Ｎｉ、Ｎｂを添加することで焦電型赤外線センサの検出感度が高い、良好な特性の焦電型赤外線検出素子に用いる材料組成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭６０―１９１０５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の焦電型赤外線センサ用の焦電素子用の材料は、自発分極が存在する上限の温度であるキュリー点Ｔｃが２００℃台であるのが一般的であり、プリント基板に表面実装する際にリフロー炉で熱が加えられると、分極処理による圧電特性が劣化する場合があるという問題があった。
【０００９】
さらに、焦電型赤外線センサの検出感度は、焦電体材料の比誘電率εｒが小さいほど高くなるため、チタン酸ジルコン酸鉛のような大きな電気機械結合係数Ｋ、比誘電率εｒを持つ焦電体材料よりも、チタン酸鉛のような比誘電率εｒが小さい焦電体材料が望ましい。
【００１０】
このような背景の中、比誘電率εｒが低く、リフロー炉の温度が２６０℃以上の高温でも焦電素子の分極処理による圧電特性が劣化しない焦電体材料の開発が急務となっている。
【００１１】
特許文献１の焦電型赤外線検出素子において、検出感度を上げようとしてＣａ置換量を増やすとキュリー点Ｔｃが下がってしまい、表面実装の際にリフロー炉の熱で分極処理による圧電特性が劣化し、検出特性が低下してしまうため、表面実装対応の焦電型赤外線センサには適していなかった。
【００１２】
また、焦電型赤外線センサは、焦電素子から発生する微少な電荷をアンプで増幅し、温度変化を検知するため、ノイズによる検出精度の低下という問題があった。
【００１３】
図５は、焦電型赤外線センサの回路図を模式的に示した図である。図５に示すように、焦電型赤外線センサ２１は、焦電素子２３の電荷を検出する電界効果トランジスタ（以下ＦＥＴと記載する）２２と、それを増幅する増幅器２５からなり、出力端子２８から検出結果が出力される。ＦＥＴ２２のドレインに、電源入力の電源端子２６が接続され、ＦＥＴ２２のソースは増幅器２５に接続されている。グランド端子２７は、焦電型赤外線センサのグランドと共通としている。焦電素子２３はＦＥＴ２２のゲートに接続されるため、焦電素子２３の内部抵抗２４の値により回路動作が大きく左右され、焦電型赤外線センサの出力に影響を与える。
【００１４】
特に、ＦＥＴ２２は、焦電素子２３に用いられる焦電体材料の比抵抗が大きいと、焦電素子２３の周囲における浮遊容量３０や、焦電電荷を検出するＦＥＴ２２のゲートドレイン間容量２９によって流れる電流等のノイズを検出してしまい、正確な動作が妨げられる場合があった。
【００１５】
一方、焦電素子２３の内部抵抗２４の比抵抗が小さいと、測定物の熱赤外線により発生した焦電電荷が焦電素子自身の内部抵抗２４を介して流れてしまい、センサの検出感度が低くなるという問題があった。
【００１６】
これらの背景により、焦電型赤外線センサを設計する上で、焦電体材料の比抵抗は、センサの耐ノイズ特性において非常に重要な項目となっている。
【００１７】
本発明は、上述した問題を解決するためになされたもので、キュリー点Ｔｃが高く、焦電型赤外線センサの検出感度、耐ノイズ特性が良好な焦電体材料およびそれを用いた焦電型赤外線センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記の課題を解決するために、本発明は、キュリー点Ｔｃを高くすることにより、リフロー炉の熱によっても分極処理による圧電特性の劣化が起こらないので検出感度の低下が見られず、かつ、焦電体材料の比抵抗を調整することにより耐ノイズ特性を良好にした焦電体材料およびそれを用いた焦電型赤外線センサとするものである。
【００１９】
すなわち、本発明によれば、組成式が（Ｐｂ（１−ｘ）Ｃａｘ）（１−ａ）（Ｔｉ（１−ｙ）（Ｍｎ１／３Ｓｂ２／３）ｙＯ３（ただし０．１２≦ｘ≦０．２３、０．０４０≦ｙ≦０．１００、−０．０２０≦ａ≦０．０２０）で表されることを特徴とする焦電体材料が得られる。
【００２０】
また、本発明によれば、焦電体基板の受光面側に設置された表面電極と前記表面電極に前記焦電体基板を挟んで対向する裏面電極とを備える焦電素子を少なくとも１個有するセンサ素子と、前記センサ素子の出力信号をインピーダンス変換して出力する手段と、前記センサ素子を実装する回路基板と、前記回路基板を保持するホルダーと、前記ホルダーに組み付けられ、前記回路基板と電気的に接続し入出力を行う入出力端子およびグランド用端子と、前記ホルダーの外周面を覆い前記受光面側に開口部を有するシールドケースと、前記シールドケースの前記開口部に装着された赤外線透過部材と、前記シールドケースと前記ホルダーの間隙を埋める封止部材を備える焦電型赤外線センサであって、前記焦電素子を上記の焦電体材料を用いて構成したことを特徴とする焦電型赤外線センサが得られる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、Ｂサイト（Ｔｉ（１−ｙ）（Ｍｎ１／３Ｓｂ２／３）ｙ）のＴｉに対する（Ｍｎ１／３Ｓｂ２／３）の置換量ｙを調節することでキュリー点Ｔｃを高くすることが可能となり、焦電係数Ｔｐおよび材料評価指数Ｆｖが高く検出特性が良好な焦電体材料を得、さらに、Ａサイト（Ｐｂ（１−ｘ）Ｃａｘ）の調整量ａを調整することで比抵抗ρの値を最適化し、焦電型赤外線センサの耐ノイズ特性の良好な焦電体材料を得ることが可能となる。材料評価指数Ｆｖ（Ｃ・ｃｍ／Ｊ）は、焦電型赤外線センサに搭載した際のセンサ検出感度の指標で、Ｆｖ＝Ｔｐ／（ｃ・εｒ）で求められる。ここで、ｃは体積比熱（Ｊ／ｃｍ３・Ｋ）を表す。
【００２２】
本発明は、リフロー炉の熱によっても検出感度が低下せずに、焦電型赤外線センサの耐ノイズ特性を良好にすることが可能となる焦電体材料およびそれを用いた焦電型赤外線センサを提供できる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】Ｃａの置換量ｘと材料評価指数Ｆｖ、キュリー点Ｔｃの関係を表した図。
【図２】（Ｍｎ１／３Ｓｂ２／３）の置換量ｙと材料評価指数Ｆｖ、キュリー点Ｔｃの関係を表した図。
【図３】Ａサイトの調整量ａと材料評価指数Ｆｖ、比抵抗ρの関係を表した図。
【図４】本発明に係る焦電型赤外線センサの分解斜視図。
【図５】焦電型赤外線センサの回路図を模式的に示した図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【００２５】
本発明の焦電体材料は、組成式が（Ｐｂ（１−ｘ）Ｃａｘ）（１−ａ）（Ｔｉ（１−ｙ）（Ｍｎ１／３Ｓｂ２／３）ｙ）Ｏ３（ただし０．１２≦ｘ≦０．２３、０．０４０≦ｙ≦０．１００、−０．０２０≦ａ≦０．０２０）で表されることを特徴とする。ｘの値はＰｂに対するＣａの置換量であり、Ｃａの置換量を増やすことにより、比誘電率を小さくすることが可能となる。ｙの値は、Ｔｉに対する（Ｍｎ１／３Ｓｂ２／３）の置換量であり、（Ｍｎ１／３Ｓｂ２／３）の置換量を増やすことによりキュリー点Ｔｃを高くすることが可能となる。また、Ａサイト（Ｐｂ（１−ｘ）Ｃａｘ）の量を調整することで、比抵抗ρの値を最適化し、焦電型赤外線センサの耐ノイズ特性を調整して良好な焦電体材料が可能となる。
【００２６】
本発明の焦電体材料の作製方法について、説明する。主成分の原料として、ＰｂＯ、ＴｉＯ２、Ｃａ、ＭｎＣＯ３、Ｓｂ２Ｏ３を、本発明の焦電体材料の組成になるように秤量する。この原料粉末を、ジルコニアボールとともにナイロンポットの中に入れ、ボールミルにて４６時間湿式混合する。この混合粉末を脱水乾燥後、アルミ匣鉢中で８５０〜９５０℃、２時間の予焼を行い、この予焼粉末をナイロンポッドの中で、ジルコニアボールにて１〜２０時間湿式粉砕する。次に、脱水乾燥し、得られた予焼粉砕粉末にバインダを混合して加圧し、用途形状に合せて成型する。この成型体を１０００〜１２５０℃で焼結し、外周刃切断機で製品形状に加工する。更に、両面に銀ペーストを塗布し、４５０〜５５０℃で焼き付けて電極を形成し、製品とする。このようにして得られた製品に対して、シリコンオイル中で１００〜１８０℃、４〜８ｋＶ／ｍｍ、１５分で分極処理を行う。
【００２７】
本発明の焦電型赤外線センサについて、説明する。図４は、本発明に係る焦電型赤外線センサの分解斜視図である。本発明の焦電体材料を用いた焦電型赤外線センサ１は、焦電素子７と、焦電素子７の出力信号をインピーダンス変換して出力する手段として用いられるＦＥＴ９と、焦電素子７とＦＥＴ９を実装する回路基板８と、回路基板８を保持するホルダー６と、ホルダー６に組み付けられ、回路基板８と電気的に接続し入出力を行う入出力用端子５およびグランド用端子４と、ホルダー６の外周面を覆い受光面側に開口部２ａを有するシールドケース２とシールドケース２の開口部２ａに装着される赤外線透過部材３とシールドケース２とホルダー６の間隙を埋める封止部材を備える。
【００２８】
焦電素子７は、焦電体基板７ａの受光面側に設置された表面電極７ｂと、表面電極７ｂに焦電体基板７ａを挟んで対向する裏面電極（図示せず）を形成した焦電素子７を備える。焦電素子７は、用途により、焦電体基板７ａに表面電極７ｂと裏面電極を複数組形成し、複数個としても良い。焦電体基板７ａの材質としては、請求項１に記載されている組成式の焦電体材料を用いることができる。
【００２９】
焦電素子７は、裏面電極で回路基板８のセンサ素子実装用ランド８ａと接続される。接続には導電性接着剤、またははんだが用いられる。回路基板８を保持するホルダー６には、入出力用端子５およびグランド用端子４が組み付けられる。組み付けは、端子の圧入により行うが、ホルダー６と入出力用端子５およびグランド用端子４の一体成型（インサート成型）によって行っても良い。ホルダー６は高耐熱樹脂を用いるのが好ましく、熱可塑性の液晶ポリマーが使用できる。これにより、はんだリフロー炉による表面実装部品への対応が可能となる。
【００３０】
入出力用端子５およびグランド用端子４と回路基板８は、回路基板側面に配置されているサイドスルーホール８ｂで接続される。この接続には、導電性接着剤またははんだが、用いられる。入出力用端子５およびグランド用端子４の材質は、金属または合金が用いられるが、端子としての機能を満足するような導電性、回路基板の接続にはんだを使用する場合ははんだぬれ性が必要であり、リン青銅やステンレス鋼等の合金が好ましい。
【００３１】
シールドケース２は、焦電素子７に対して周囲環境から電磁ノイズが影響を与えないように、焦電素子７を周囲から保護する目的でホルダー６に設置される。電磁ノイズからの保護という目的から、材質は銅、銀、金、アルミニウム、ニッケル、鉄、クロム、亜鉛、錫等の金属または合金、これら金属のメッキを施した樹脂または金属が好ましい。本電磁シールド性に加え、加工性とはんだぬれ性、耐食性を考慮して、銅と亜鉛の合金である黄銅にニッケルメッキを施したものが特に好ましい。
【００３２】
シールドケース２は開口部２ａを有し、開口部２ａには赤外線透過部材３が組み付けられる。赤外線透過部材３は焦電型赤外線センサ内部へ所定範囲の波長を持つ赤外線をセンサ内部に透過させる目的で設置され、本実施の形態では赤外線フィルタを使用する。また、赤外線フィルタの組み付けにはエポキシ系接着剤を使用しても良い。赤外線透過部材３として、赤外線集光レンズを用いることも可能である。
【００３３】
本発明の焦電体材料を焦電型赤外線センサに用いることにより、検出感度、耐ノイズ特性が良好な焦電型赤外線センサとなる。
【実施例】
【００３４】
本発明の焦電体材料について、実施例を用いて、詳細に説明する。
【００３５】
試料は、組成によって最適となる条件にて作製した。主成分の原料として、ＰｂＯ、ＴｉＯ２、Ｃａ、ＭｎＣＯ３、Ｓｂ２Ｏ３を、実施例１〜１７、比較例１〜６として、表１の組成になるように秤量した。この原料粉末を、ジルコニアボールとともにナイロンポットの中に入れ、ボールミルにて４６時間湿式混合した。この混合粉末を脱水乾燥後、アルミ匣鉢中で組成に合せて８５０〜９５０℃、２時間の予焼を行った。この予焼粉末をナイロンポッドの中で、ジルコニアボールにて組成に合せて１〜２０時間湿式粉砕した。次に、脱水乾燥し、得られた予焼粉砕粉末にバインダを混合して加圧し、φ２０×１０ｍｍに成型した。この成型体を組成に合せて１０００〜１２５０℃で焼結し、外周刃切断機で１ｍｍの厚さの円板に加工した。更に、加工した円板の両面に銀ペーストを塗布し、組成に合せて４５０〜５５０℃で焼き付けて電極を形成し、試料とした。このようにして得られた試料に対して、シリコンオイル中で組成に合せて１００〜１８０℃、４〜８ｋＶ／ｍｍ、１５分で分極処理を行った。分極処理した焦電素子を、リフロー炉を想定して２６０℃、１０分の熱処理を加え、その後、室温２５℃の環境に１２時間以上放置した。
【００３６】
表面実装タイプの焦電型赤外線センサにおいて焦電素子は、リフロー炉の温度に耐えうるだけの高いキュリー点Ｔｃを有している必要がある。一般的にリフロー炉の温度としてはピーク温度で約２４０℃であるが、設計上のばらつきも考慮するとキュリー点Ｔｃは、約２６０℃以上を確保する必要がある。
【００３７】
焦電体材料の測定項目について、説明する。比誘電率εｒは、インピーダンス／ゲイン・フェーズアナライザ４１９４Ａ（アジレント・テクノロジー製）を用いて、試料の容量を、測定周波数１ｋＨｚ、測定電圧５００ｍＶで測定することにより、算出した。キュリー点Ｔｃは、試料を恒温槽へ投入し、２０℃から４００℃まで温度を変化させて、インピーダンス／ゲイン・フェーズアナライザ４１９４Ａ（アジレント・テクノロジー製）を用いて、測定周波数１ｋＨｚ、測定電圧５００ｍＶで容量のピーク値を測定することにより、算出した。比抵抗ρは、絶縁抵抗計ＤＳＭ−８１０３（ＴＯＡ製）を用いて、絶縁抵抗を測定することにより算出した。
【００３８】
その後、作製された各々の試料を恒温槽に入れ、室温２５℃から７０℃の範囲で温度を上昇させ、微少電流計Ｒ８３４０（アドバンテスト製）で、焦電電流Ｉｐを測定した。そして、下記の式から各試料の焦電係数Ｔｐを算出した。
Ｔｐ＝Ｉｐ／（Ｓ・ΔＴ）
ここで、Ｓは試料の電極面積（ｃｍ２）であり、ΔＴ（Ｋ）は温度変化の量をあらわす。
さらに、ここで得られた焦電係数Ｔｐ（Ｃ／ｃｍ２・Ｋ）を用いて、材料評価指数Ｆｖ（Ｃ・ｃｍ／Ｊ）を求めた。
【００３９】
表１に、焦電体材料の組成式が（Ｐｂ（１−ｘ）Ｃａｘ）（１−ａ）（Ｔｉ（１−ｙ）（Ｍｎ１／３Ｓｂ２／３）ｙ）Ｏ３で表されたときに、０．０１≦ｘ≦０．２３、０．０２０≦ｙ≦０．１００、−０．０２０≦ａ≦０．０２０における焦電体材料の比誘電率εｒ、焦電係数Ｔｐ、材料評価指数Ｆｖ、キュリー点Ｔｃ、比抵抗ρの測定結果を示す。
【００４０】
【表１】
【００４１】
表１に、各測定結果について示す。次に、各測定結果について、詳細に説明する。
【００４２】
図１は、Ｃａの置換量ｘと材料評価指数Ｆｖ、キュリー点Ｔｃの関係を表した図である。図１に、ｙ＝０．０６０、ａ＝０．００７において、Ｃａの置換量ｘを０．０８から０．２６まで変化させたときの材料評価指数Ｆｖとキュリー点Ｔｃのグラフを示す。Ｃａの置換量ｘを０．０８から増やしていくと、材料評価指数Ｆｖが大きくなる。しかし、Ｃａ置換量ｘが０．２２付近から材料評価指数Ｆｖは、低下する。これは、リフロー炉使用を想定し２６０℃、１０分の熱処理を施しているからであり、２７０℃付近から材料評価指数Ｆｖが、低下している。したがって、表面実装タイプの焦電型赤外線センサの焦電素子では、さらに安定性、安全性を加味して２８０℃以上のキュリー点Ｔｃが求められている。焦電型赤外線センサの実使用上、焦電素子に人の動きを検出する人感センサとしての機能を求めるためには、材料評価指数Ｆｖが、４．７０以上求められている。比較例１〜４では、材料評価指数Ｆｖが４．７０より低くなり、条件を満足しなかった。したがって、実施例１〜７より、キュリー点Ｔｃと材料評価指数Ｆｖを同時に満足する、Ｃａの置換量ｘの範囲を０．１２≦ｘ≦０．２３と規定した。
【００４３】
また、焦電係数Ｔｐを大きくするために、Ｔｉに対する（Ｍｎ１／３Ｓｂ２／３）の置換量ｙを変化させることも有効である。図２は、（Ｍｎ１／３Ｓｂ２／３）の置換量ｙと材料評価指数Ｆｖ、キュリー点Ｔｃの関係を表した図である。図２に、ｘ＝０．２０、ａ＝０．００７において、（Ｍｎ１／３Ｓｂ２／３）の置換量ｙを０．０２５から０．１２５まで変化させた時の材料評価指数Ｆｖと、キュリー点Ｔｃのグラフを示す。材料評価指数Ｆｖは、（Ｍｎ１／３Ｓｂ２／３）の置換量ｙが０．０６０〜０．０７０付近にピークが現れる。また、キュリー点Ｔｃは、（Ｍｎ１／３Ｓｂ２／３）の置換量ｙを増やすにしたがって低下する傾向にある。比較例５、６では、材料評価指数Ｆｖが４．７０より低くなり、また比較例６では、キュリー点Ｔｃが２６５℃と、条件を満足しなかった。実施例８〜１０と図２より、焦電型赤外線センサとして焦電素子に求められる材料評価指数Ｆｖを４．７０以上で、キュリー点Ｔｃが２８０℃以上となるように、（Ｍｎ１／３Ｓｂ２／３）の置換量ｙの範囲を０．０４０≦ｙ≦０．１００と規定した。
【００４４】
焦電型赤外線センサの設計において、耐ノイズ性は非常に重要である。図５に示すように、耐ノイズ性は、焦電素子２３の内部抵抗２４の値に大きく依存し、内部抵抗２４の値が大きいと焦電素子周辺の浮遊容量３０を介して電流を拾い、増幅器２５から不要な出力電圧を発生させてしまう。一方で、焦電素子２３の内部抵抗２４の値が小さすぎると焦電電荷が焦電素子２３自身の内部抵抗２４を通して流れてしまい、結果としてセンサの検出感度が低くなる。本発明では、この調整を焦電体材料の比抵抗ρを調整することで所望の値に設計することが可能な材料を、提案する。
【００４５】
図３は、Ａサイトの調整量ａと材料評価指数Ｆｖ、比抵抗ρの関係を表した図である。図３に、ｘ＝０．２０、ｙ＝０．０６０における、Ａサイト（Ｐｂ（１−ｘ）Ｃａｘ）の調整量ａを−０．０２０から０．０２０まで変化させたときの材料評価指数Ｆｖと比抵抗ρのグラフを示す。Ａサイト（Ｐｂ（１−ｘ）Ｃａｘ）の調整量ａを−０．０２０から０．０２０の間で変化させても材料評価指数Ｆｖはさほど変化しないが、比抵抗ρは大きく変化する。この特性を利用して、Ａサイトの調整量ａを調整することにより焦電型赤外線センサの耐ノイズ特性に対し有効な焦電素子の内部抵抗の値を決めることができる。しかし、Ａサイト（Ｐｂ（１−ｘ）Ｃａｘ）の調整量を大きくし過ぎると、材料評価指数Ｆｖが下がってしまう。したがって、実施例１１〜１７より、材料評価指数Ｆｖを４．７０以上を満足する、ａの範囲は−０．０２０≦ａ≦０．０２０と規定した。
【００４６】
よって、ＰｂをＣａで置換し、かつＢサイトのＴｉに対する（Ｍｎ１／３Ｓｂ２／３）の置換量ｙを最適化し、Ａサイト（Ｐｂ（１−ｘ）Ｃａｘ）の調整量ａも調節することで、キュリー点Ｔｃを高くしてリフロー炉の高温による圧電特性の劣化が無く、耐ノイズ特性の良い、表面実装に対応できる焦電型赤外線センサ用の焦電体材料が得られた。
【００４７】
以上、実施例を用いて、この発明を説明したが、この発明は、これらの実施例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても本発明に含まれる。すなわち、当業者であれば、当然なしえるであろう各種変形、修正もまた本発明に含まれる。
【符号の説明】
【００４８】
１、２１ 焦電型赤外線センサ
２ シールドケース
２ａ 開口部
３ 赤外線透過部材
４ グランド用端子
５ 入出力用端子
６ ホルダー
７、２３ 焦電素子
７ａ 焦電体基板
７ｂ 表面電極
８ 回路基板
８ａ センサ素子実装用ランド
８ｂ サイドスルーホール
９、２２ ＦＥＴ
２４ 内部抵抗
２５ 増幅器
２６ 電源端子
２７ グランド端子
２８ 出力端子
２９ ゲートドレイン間容量
３０ 浮遊容量
【特許請求の範囲】
【請求項１】
組成式が（Ｐｂ（１−ｘ）Ｃａｘ）（１−ａ）（Ｔｉ（１−ｙ）（Ｍｎ１／３Ｓｂ２／３）ｙ）Ｏ３（ただし０．１２≦ｘ≦０．２３、０．０４０≦ｙ≦０．１００、−０．０２０≦ａ≦０．０２０）で表されることを特徴とする焦電体材料。
【請求項２】
焦電体基板の受光面側に設置された表面電極と前記表面電極に前記焦電体基板を挟んで対向する裏面電極とを備える焦電素子を少なくとも１個有するセンサ素子と、前記センサ素子の出力信号をインピーダンス変換して出力する手段と、前記センサ素子を実装する回路基板と、前記回路基板を保持するホルダーと、前記ホルダーに組み付けられ、前記回路基板と電気的に接続し入出力を行う入出力端子およびグランド用端子と、前記ホルダーの外周面を覆い前記受光面側に開口部を有するシールドケースと、前記シールドケースの前記開口部に装着された赤外線透過部材と、前記シールドケースと前記ホルダーの間隙を埋める封止部材を備える焦電型赤外線センサであって、前記焦電素子を請求項１に記載の焦電体材料を用いて構成したことを特徴とする焦電型赤外線センサ。
【請求項１】
組成式が（Ｐｂ（１−ｘ）Ｃａｘ）（１−ａ）（Ｔｉ（１−ｙ）（Ｍｎ１／３Ｓｂ２／３）ｙ）Ｏ３（ただし０．１２≦ｘ≦０．２３、０．０４０≦ｙ≦０．１００、−０．０２０≦ａ≦０．０２０）で表されることを特徴とする焦電体材料。
【請求項２】
焦電体基板の受光面側に設置された表面電極と前記表面電極に前記焦電体基板を挟んで対向する裏面電極とを備える焦電素子を少なくとも１個有するセンサ素子と、前記センサ素子の出力信号をインピーダンス変換して出力する手段と、前記センサ素子を実装する回路基板と、前記回路基板を保持するホルダーと、前記ホルダーに組み付けられ、前記回路基板と電気的に接続し入出力を行う入出力端子およびグランド用端子と、前記ホルダーの外周面を覆い前記受光面側に開口部を有するシールドケースと、前記シールドケースの前記開口部に装着された赤外線透過部材と、前記シールドケースと前記ホルダーの間隙を埋める封止部材を備える焦電型赤外線センサであって、前記焦電素子を請求項１に記載の焦電体材料を用いて構成したことを特徴とする焦電型赤外線センサ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−３５７０４（Ｐ２０１３−３５７０４Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７１７１６（Ｐ２０１１−１７１７１６）
【出願日】平成２３年８月５日（２０１１．８．５）
【出願人】（０００１３４２５７）ＮＥＣトーキン株式会社 (1,832)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月５日（２０１１．８．５）
【出願人】（０００１３４２５７）ＮＥＣトーキン株式会社 (1,832)
【Ｆターム（参考）】
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