焦電型赤外線検出器
【課題】従来の焦電型赤外線検出器に於いて、各部材の機械的、電気的接続は半田、導電性接着剤によって行われているが、各部材の熱膨張係数の違いから、環境温度変化時に各接続部にストレスが生じ、スパイクノイズを生じる恐れがあった。
【解決手段】焦電素子支持台、FET、抵抗、コンデンサ、ヘッダーは全てワイヤーボンディングにて電気的接続され、焦電素子と焦電素子支持台の電極形成部が硬度の低い導電性接着剤によって機械的、電気的に接続されているため、環境温度変化時に各部材の熱ストレスが分散され、スパイクノイズの発生が抑制される構造となっている。
【解決手段】焦電素子支持台、FET、抵抗、コンデンサ、ヘッダーは全てワイヤーボンディングにて電気的接続され、焦電素子と焦電素子支持台の電極形成部が硬度の低い導電性接着剤によって機械的、電気的に接続されているため、環境温度変化時に各部材の熱ストレスが分散され、スパイクノイズの発生が抑制される構造となっている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、人体検知、照明器具に用いられる焦電型赤外線検出器に関する。
【背景技術】
【0002】
従来の焦電型赤外線検出器は、図2に示すように、赤外線を受光し、赤外線入射量の変化により電荷を生じる焦電素子4と、前記焦電素子4により生じた電荷を電圧に変換するFET6及び抵抗7、外来ノイズ除去用の抵抗8及びコンデンサ9a、9bが、赤外線透過材3を具備した金属CAN2と電気的接続を為すリード端子を具備したヘッダー19によるシールドケースにハーメチックシールされた構造となっている。
【0003】
前記焦電素子4、FET6及び抵抗7、外来ノイズ除去用の抵抗8及びコンデンサ9a、9bは内部配線された基板14上に搭載されており、ヘッダー19と前記基板14は、前記ヘッダー19のリード端子20a、20b、20cと前記基板14に設けられた配線パターンを半田あるいは導電性接着剤により固定接続される方法が従来技術として知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】実用新案登録第3088546号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、従来技術は前記ヘッダーのリード端子と前記基板と機械的、電気的接続を半田あるいは導電性接着剤により行い、前記基板上にFET及び抵抗、コンデンサ、焦電素子支持台等を半田等により搭載しているため、環境温度変化により基板が熱膨張、熱収縮を生じた際、各部品と基板との膨張係数の違いから基板にストレスが加わり、支持台を通して前記焦電素子にストレスが発生し、スパイクノイズ等のノイズが生じる事があった。さらに、焦電型赤外線検出器は通常、信号処理用の外付け基板に半田付けにより実装されて使用される為、環境温度の変化によって前記外付け基板が熱膨張、あるいは熱収縮した際に、前記焦電型赤外線検出器ヘッダーのリード端子に応力が加わり、前記リード端子と半田あるいは導電性接着剤により固着された基板を介して、前記焦電素子にストレスが加わり、ノイズが発生する事実があった。
【0006】
また、前記内部配線された基板上にFET及び抵抗、コンデンサを実装する際に、半田塗布工程、リフロー工程、洗浄工程が必要となり、環境に与える負荷が大きいという問題があった。
【0007】
さらに、焦電型赤外線検出器への印字において、インク捺印及びインクマーキングを行った場合、アルコール等により印字が消える可能性があった。一方、マーキングの方法としてレーザーマーキングがあり、レーザーによって金属表面に文字を彫り込む為に印字が消える恐れはないが、一般的なFeベースに、Niメッキ処理を行った前記金属CANにおいては、レーザーマーキングを行う事で、下地の金属が露出してしまい、錆が発生してしまうという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記の課題を解決するために、内部配線した基板を廃止し、焦電素子支持台、FET及び抵抗、コンデンサを個別に前記ヘッダー上に接着固定し、電気的な接続を前記ヘッダーのベース、ヘッダーのリード端子、焦電素子支持台、FET及び抵抗、コンデンサの間でAuワイヤーによるワイヤーボンディングにて行い、前記焦電素子と、焦電素子支持台との機械的固定、電気的接続を硬度の低い導電性接着剤によって行う事を特徴としている。
【0009】
また、金属CANの材質が純Niである事を特徴としている。
【発明の効果】
【0010】
本発明は前記ヘッダー上に直接、前記焦電素子支持台、FET及び抵抗、コンデンサを個別にエポキシ樹脂等の接着剤で固定し、各部品間の電気的結線をワイヤーボンディングで行い、前記焦電素子支持台上面に設けた電極と焦電素子との電気的接続を硬度の低い導電性接着剤にて行っているため、焦電素子に加わる外来からの衝撃及び温度変化による応力を緩和し、ノイズ出力を低減させる効果を奏する。
【0011】
さらに、前記ヘッダーのベース上に前記焦電素子支持台、FET及び抵抗、コンデンサを搭載し、電気的結線をワイヤーボンディングにて行う為、半田塗布工程、リフロー工程、洗浄工程が不要となり、工程の削減、環境に対する負荷の低減を可能にする効果を奏する。
【0012】
また、前記金属CANの材質を純Niとすることで、錆防止の為のメッキを行う工程の削減、且つ錆の発生の懸念がなくなる為、レーザーマーキングによる印字が可能となる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本発明の実施例1に係る焦電型赤外線検出器を示す分解外観図である。
【図2】従来の焦電型赤外線検出器を示す分解外観図である。
【図3】環境温度サイクルパターン(0.5℃/min.及び2.0℃/min.)の条件図である。
【図4】本発明の実施例1に係る焦電型赤外線検出器の温度特性試験のノイズ波形データである。
【図5】従来の焦電型赤外線検出器の温度特性試験のノイズ波形データである。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。
【実施例1】
【0015】
実施例1にかかる焦電型赤外線検出器について、図1を参照して詳細に説明する。
【0016】
ヘッダー16は、べース17及びベース16に設けられた3つの貫通孔に通されたリード端子17a、17b、17cにより形成されている。前記リード端子2のうちの2本17a、17bはガラス材等によってベース16と絶縁された状態でベース16に固着されており、残り1本のリード端子17cはベース16と電気的に接続された状態でベース16に固定されている。前記ヘッダー15への表面処理は、電気的接続をAuワイヤー21にて接続する為、電解Auメッキとなっている。ヘッダー15のリード端子17a、17b、17cについても電解Auメッキ処理されており、リード端子17a、17b上部は平面状に形成されている為、Auワイヤー21によるワイヤーボンディングが可能である。尚、リード端子17a、17b、17cに電解Auメッキ処理を行っている為、本焦電型赤外線検出器を外付け基板に実装する際の半田濡れ性も向上する構造となっている。
【0017】
ヘッダーのベース16上には、図1に示すように前記焦電素子支持台10、前記焦電素子4により生じた電荷を電圧に変換するFET6及び抵抗7、外来ノイズ除去用の抵抗8及びコンデンサ9a、9bが個別に、例えばエポキシ系接着剤によりに接着されている。前記焦電素子支持台10の電極形成部11a、11b、FET6のドレイン、ソース、ゲート電極、抵抗7、抵抗8、コンデンサ9a、9b、ヘッダー15のベース16及びリード端子17a、17bの間の内部結線はAuワイヤー21によるワイヤーボンディングによって行われている。
【0018】
また、焦電型赤外線検出器の受光部となる焦電素子4には真空蒸着等の技術により、素子表面に受光電極5a、背面側には焦電素子4と配線基板を電気的に接続する為の配線電極5bが形成される。焦電素子支持台10の上面12a、12b上に、焦電素子4が導電性接着剤にて電極形成部11a、11bと電気的に接続された状態で接着固定されている。導電性接着剤には硬度の低いものが使われている。このようにして組み立てられた半完成品は、物体より発せられる赤外線を透過させるシリコン等の赤外線透過材3を具備した純Ni製のCAN1と溶接される。
【0019】
このような方法で作られた焦電型赤外線検出器は、焦電素子4に加わる外来からの衝撃及び温度変化よる応力を緩和し、スパイクノイズ出力を低減させることが可能である。図4は本発明の焦電型赤外線検出器の図3の環境温度サイクルパターン(0.5℃/min.及び2.0℃/min.)下におけるアンプ増幅後(72.5dB at 1Hz)のノイズ出力波形の一例である。図5は従来の焦電型赤外線検出器の図3の環境温度サイクルパターン(0.5℃/min.及び2.0℃/min.)下におけるアンプ増幅後(72.5dB at 1Hz)のノイズ出力波形の一例である。図4に見られるように、本発明による焦電型赤外線検出器において、スパイクノイズの発生が低減されている。
【0020】
また、内部配線をAuワイヤー21によるワイヤーボンディングにて行う事で、マイグレーション発生の可能性を大幅に減らしている。
【0021】
また、金属CAN1の素材として純Niを使用しているため、メッキ処理工程が不要となり、且つ錆びの発生の懸念がないため、CAN表面へのレーザーマーキング処理が可能である。
【0022】
さらに、前記焦電素子4、FET6及び抵抗7、外来ノイズ除去用の抵抗8及びコンデンサ9a、9bを搭載する基板が不要であるため、半田塗布工程、リフロー工程、洗浄工程が必要なくなり、工程削減に伴うコストの削減及び環境に対する負荷の軽減が可能となる。
【符号の説明】
【0023】
1 純Ni製CANケース
2 金属CANケース
3 赤外線透過フィルタ材
4 焦電素子
5a、5b 赤外線受光電極
6 FET
7 抵抗
8 抵抗
9a、9b コンデンサ
10 焦電素子支持台
11a、11b 支持台電極形成部
12a、12b 焦電素子搭載部
13 焦電素子支持台
14 内部配線された基板
15 ヘッダー
16 ヘッダーのベース
17a、17b、17c ヘッダーのリード端子
18 ヘッダー
19 ヘッダーのベース
20a、20b、20c ヘッダーのリード端子
21 Auワイヤー
【技術分野】
【0001】
本発明は、人体検知、照明器具に用いられる焦電型赤外線検出器に関する。
【背景技術】
【0002】
従来の焦電型赤外線検出器は、図2に示すように、赤外線を受光し、赤外線入射量の変化により電荷を生じる焦電素子4と、前記焦電素子4により生じた電荷を電圧に変換するFET6及び抵抗7、外来ノイズ除去用の抵抗8及びコンデンサ9a、9bが、赤外線透過材3を具備した金属CAN2と電気的接続を為すリード端子を具備したヘッダー19によるシールドケースにハーメチックシールされた構造となっている。
【0003】
前記焦電素子4、FET6及び抵抗7、外来ノイズ除去用の抵抗8及びコンデンサ9a、9bは内部配線された基板14上に搭載されており、ヘッダー19と前記基板14は、前記ヘッダー19のリード端子20a、20b、20cと前記基板14に設けられた配線パターンを半田あるいは導電性接着剤により固定接続される方法が従来技術として知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】実用新案登録第3088546号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、従来技術は前記ヘッダーのリード端子と前記基板と機械的、電気的接続を半田あるいは導電性接着剤により行い、前記基板上にFET及び抵抗、コンデンサ、焦電素子支持台等を半田等により搭載しているため、環境温度変化により基板が熱膨張、熱収縮を生じた際、各部品と基板との膨張係数の違いから基板にストレスが加わり、支持台を通して前記焦電素子にストレスが発生し、スパイクノイズ等のノイズが生じる事があった。さらに、焦電型赤外線検出器は通常、信号処理用の外付け基板に半田付けにより実装されて使用される為、環境温度の変化によって前記外付け基板が熱膨張、あるいは熱収縮した際に、前記焦電型赤外線検出器ヘッダーのリード端子に応力が加わり、前記リード端子と半田あるいは導電性接着剤により固着された基板を介して、前記焦電素子にストレスが加わり、ノイズが発生する事実があった。
【0006】
また、前記内部配線された基板上にFET及び抵抗、コンデンサを実装する際に、半田塗布工程、リフロー工程、洗浄工程が必要となり、環境に与える負荷が大きいという問題があった。
【0007】
さらに、焦電型赤外線検出器への印字において、インク捺印及びインクマーキングを行った場合、アルコール等により印字が消える可能性があった。一方、マーキングの方法としてレーザーマーキングがあり、レーザーによって金属表面に文字を彫り込む為に印字が消える恐れはないが、一般的なFeベースに、Niメッキ処理を行った前記金属CANにおいては、レーザーマーキングを行う事で、下地の金属が露出してしまい、錆が発生してしまうという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記の課題を解決するために、内部配線した基板を廃止し、焦電素子支持台、FET及び抵抗、コンデンサを個別に前記ヘッダー上に接着固定し、電気的な接続を前記ヘッダーのベース、ヘッダーのリード端子、焦電素子支持台、FET及び抵抗、コンデンサの間でAuワイヤーによるワイヤーボンディングにて行い、前記焦電素子と、焦電素子支持台との機械的固定、電気的接続を硬度の低い導電性接着剤によって行う事を特徴としている。
【0009】
また、金属CANの材質が純Niである事を特徴としている。
【発明の効果】
【0010】
本発明は前記ヘッダー上に直接、前記焦電素子支持台、FET及び抵抗、コンデンサを個別にエポキシ樹脂等の接着剤で固定し、各部品間の電気的結線をワイヤーボンディングで行い、前記焦電素子支持台上面に設けた電極と焦電素子との電気的接続を硬度の低い導電性接着剤にて行っているため、焦電素子に加わる外来からの衝撃及び温度変化による応力を緩和し、ノイズ出力を低減させる効果を奏する。
【0011】
さらに、前記ヘッダーのベース上に前記焦電素子支持台、FET及び抵抗、コンデンサを搭載し、電気的結線をワイヤーボンディングにて行う為、半田塗布工程、リフロー工程、洗浄工程が不要となり、工程の削減、環境に対する負荷の低減を可能にする効果を奏する。
【0012】
また、前記金属CANの材質を純Niとすることで、錆防止の為のメッキを行う工程の削減、且つ錆の発生の懸念がなくなる為、レーザーマーキングによる印字が可能となる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本発明の実施例1に係る焦電型赤外線検出器を示す分解外観図である。
【図2】従来の焦電型赤外線検出器を示す分解外観図である。
【図3】環境温度サイクルパターン(0.5℃/min.及び2.0℃/min.)の条件図である。
【図4】本発明の実施例1に係る焦電型赤外線検出器の温度特性試験のノイズ波形データである。
【図5】従来の焦電型赤外線検出器の温度特性試験のノイズ波形データである。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。
【実施例1】
【0015】
実施例1にかかる焦電型赤外線検出器について、図1を参照して詳細に説明する。
【0016】
ヘッダー16は、べース17及びベース16に設けられた3つの貫通孔に通されたリード端子17a、17b、17cにより形成されている。前記リード端子2のうちの2本17a、17bはガラス材等によってベース16と絶縁された状態でベース16に固着されており、残り1本のリード端子17cはベース16と電気的に接続された状態でベース16に固定されている。前記ヘッダー15への表面処理は、電気的接続をAuワイヤー21にて接続する為、電解Auメッキとなっている。ヘッダー15のリード端子17a、17b、17cについても電解Auメッキ処理されており、リード端子17a、17b上部は平面状に形成されている為、Auワイヤー21によるワイヤーボンディングが可能である。尚、リード端子17a、17b、17cに電解Auメッキ処理を行っている為、本焦電型赤外線検出器を外付け基板に実装する際の半田濡れ性も向上する構造となっている。
【0017】
ヘッダーのベース16上には、図1に示すように前記焦電素子支持台10、前記焦電素子4により生じた電荷を電圧に変換するFET6及び抵抗7、外来ノイズ除去用の抵抗8及びコンデンサ9a、9bが個別に、例えばエポキシ系接着剤によりに接着されている。前記焦電素子支持台10の電極形成部11a、11b、FET6のドレイン、ソース、ゲート電極、抵抗7、抵抗8、コンデンサ9a、9b、ヘッダー15のベース16及びリード端子17a、17bの間の内部結線はAuワイヤー21によるワイヤーボンディングによって行われている。
【0018】
また、焦電型赤外線検出器の受光部となる焦電素子4には真空蒸着等の技術により、素子表面に受光電極5a、背面側には焦電素子4と配線基板を電気的に接続する為の配線電極5bが形成される。焦電素子支持台10の上面12a、12b上に、焦電素子4が導電性接着剤にて電極形成部11a、11bと電気的に接続された状態で接着固定されている。導電性接着剤には硬度の低いものが使われている。このようにして組み立てられた半完成品は、物体より発せられる赤外線を透過させるシリコン等の赤外線透過材3を具備した純Ni製のCAN1と溶接される。
【0019】
このような方法で作られた焦電型赤外線検出器は、焦電素子4に加わる外来からの衝撃及び温度変化よる応力を緩和し、スパイクノイズ出力を低減させることが可能である。図4は本発明の焦電型赤外線検出器の図3の環境温度サイクルパターン(0.5℃/min.及び2.0℃/min.)下におけるアンプ増幅後(72.5dB at 1Hz)のノイズ出力波形の一例である。図5は従来の焦電型赤外線検出器の図3の環境温度サイクルパターン(0.5℃/min.及び2.0℃/min.)下におけるアンプ増幅後(72.5dB at 1Hz)のノイズ出力波形の一例である。図4に見られるように、本発明による焦電型赤外線検出器において、スパイクノイズの発生が低減されている。
【0020】
また、内部配線をAuワイヤー21によるワイヤーボンディングにて行う事で、マイグレーション発生の可能性を大幅に減らしている。
【0021】
また、金属CAN1の素材として純Niを使用しているため、メッキ処理工程が不要となり、且つ錆びの発生の懸念がないため、CAN表面へのレーザーマーキング処理が可能である。
【0022】
さらに、前記焦電素子4、FET6及び抵抗7、外来ノイズ除去用の抵抗8及びコンデンサ9a、9bを搭載する基板が不要であるため、半田塗布工程、リフロー工程、洗浄工程が必要なくなり、工程削減に伴うコストの削減及び環境に対する負荷の軽減が可能となる。
【符号の説明】
【0023】
1 純Ni製CANケース
2 金属CANケース
3 赤外線透過フィルタ材
4 焦電素子
5a、5b 赤外線受光電極
6 FET
7 抵抗
8 抵抗
9a、9b コンデンサ
10 焦電素子支持台
11a、11b 支持台電極形成部
12a、12b 焦電素子搭載部
13 焦電素子支持台
14 内部配線された基板
15 ヘッダー
16 ヘッダーのベース
17a、17b、17c ヘッダーのリード端子
18 ヘッダー
19 ヘッダーのベース
20a、20b、20c ヘッダーのリード端子
21 Auワイヤー
【特許請求の範囲】
【請求項1】
人体が放射する赤外線を受光し、その変化により信号出力を発する焦電型赤外線検出器において、焦電素子支持台、FET、抵抗、コンデンサ、ヘッダーを全てワイヤーボンディングにて電気的に接続する事を特徴とする焦電型赤外線検出器。
【請求項2】
請求項1の焦電型赤外線検出器に於いて、CANの材質が純Niである事を特徴とする焦電型赤外線検出器。
【請求項1】
人体が放射する赤外線を受光し、その変化により信号出力を発する焦電型赤外線検出器において、焦電素子支持台、FET、抵抗、コンデンサ、ヘッダーを全てワイヤーボンディングにて電気的に接続する事を特徴とする焦電型赤外線検出器。
【請求項2】
請求項1の焦電型赤外線検出器に於いて、CANの材質が純Niである事を特徴とする焦電型赤外線検出器。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【公開番号】特開2010−169520(P2010−169520A)
【公開日】平成22年8月5日(2010.8.5)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−11988(P2009−11988)
【出願日】平成21年1月22日(2009.1.22)
【出願人】(000229081)日本セラミック株式会社 (129)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成22年8月5日(2010.8.5)
【国際特許分類】
【出願日】平成21年1月22日(2009.1.22)
【出願人】(000229081)日本セラミック株式会社 (129)
【Fターム(参考)】
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