焦電型赤外線検出器

【課題】二次実装用のフランジ構造を有し、実装基板底面から焦電型赤外線検出器高さを含む総高さを低くする事が可能な表面実装型の焦電型赤外線検出器を提供すること。
【解決手段】本焦電型赤外線検出器は、二次実装用のフランジ構造を有し、低背可能とするために表面実装を可能とするためのパターン６が形成されている。焦電型赤外線センサ素子、ＦＥＴ、抵抗、高周波ノイズ対策用の抵抗、コンデンサが、搭載された上層ベースより、スルーホールにて下層ベース８まで接続されている。下層ベース表面には、二次実装用に金属膜にて形成されたパターンを有し、電気的に接続させ、機械的に固定出来るようにしている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焦電型赤外線検出器の構造に関し、経済性に優れた表面実装可能なパッケージである。パッケージのシールド性を向上させた焦電型赤外線検出器、及び、素子収納部サイズが４．７×４．７×２．２ｍｍｔ未満に納める事が可能であり、且つ、二次実装時に実装基板底面から焦電型赤外線検出器高さを含む総高さを低くする事を目的とした実装方法への対応が可能とするための図７のフランジ構造を有することにより、実装性、経済性に優れた表面実装型の焦電型赤外線検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の表面実装型焦電型赤外線検出器は、特許文献１で提案されている二次実装時実装基板底面から焦電型赤外線検出器高さを含む総高さを低くする事を目的とした表面実装可能な焦電型赤外線検出器がある。
【０００３】
特許文献１の表面実装型焦電型赤外線検出器は図１、図２、図３に示す様に、光学フィルター２を具備した金属缶１とセラミック基板３からなる表面実装型焦電型赤外線検出器のセラミック基板最下層に設けられた表面実装可能な出力取り出し用パターンへ、半田付け可能なメッキ処理されたコバール等のストレート型金属リード５あるいは図５のフォーミング式の金属リード９が図４の様にロウ付け等で取り付けられている。
【０００４】
上記、ストレート型金属リード５あるいは、フォーミング式金属リード９はリードフレーム状態でセラミック基板と銀ロウなどの高融点のロウ材にて図５の様にロウ付けされ、ロウ付け後リードフレームをカットされる事により、形成されている。
【０００５】
しかしながら、リードフレームを具備する構造の場合、金属リードをセラミック基板作製後、別工程でロウ付けする必要があり、コストが高いといった問題がある。また、焦電型赤外線検出器組み立て時、リードカット、リード矯正といった工程が必要となり、工数が掛かるといった問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特願２０１０−１７４８９０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、この課題を解決するものであり、表面実装可能な簡素化された構造を有し、シールド性に優れ、素子収納部のパッケージサイズが４．７×４．７×２．２ｍｍｔ未満に納める事が可能であり、且つ、製造工程を簡素化することによって、経済性に優れた焦電型赤外線検出器を提供する事を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
これらの課題を解決する為に、ベース部の最下部は、二次実装時、実装基板底面から焦電型赤外線検出器高さを含む総高さを低くする事を可能とするためのフランジ構造を有し、図７の通りフランジ部上面へ二次実装可能な出力取り出し用端子６を有することを特徴とする。
【０００９】
また、前記ベース部は、最上面に素子と信号処理用回路部品を搭載するメタルパターン、光学フィルターを具備した金属缶と接合する為のメタルパターンを有し、ベース最上面には、焦電素子の出力を効率よく得る為に必要な、素子−ベース間の空間を設ける事が可能なキャビティー、あるいは素子の両端を支える支持台構造を有する。
【００１０】
また、いずれかの層に光学フィルターを具備した金属缶と接合する為のメタルパターンとスルーホール、及び、側面メタライズで接続された全面グラウンド層を有する。
【００１１】
更に、ベース部最下層の少なくとも１辺にフランジ構造を有し、そのフランジ構造上面に、出力取り出し用端子を形成し、二次実装基板とはんだ等により電気的接続、機械的固定が可能となる構造を有する。
【００１２】
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、及び焦電素子により生じた電荷を電圧に変換するＦＥＴ、抵抗、及びコンデンサが、前記ベース部へのパターン配線により電気的接続された構造体において、前記ベース部は、高さ０．８ｍｍ未満の構造体とし、光学フィルターを具備した金属缶の高さを１．７ｍｍ未満の形状体として、前記ベース部と前記光学フィルターを具備した金属缶を組み合わせたトータル高さ寸法を２．２ｍｍ未満へ格納した構造体とする。
【００１３】
前記焦電型赤外線センサ素子は、強誘電体の表面に、電極を設けたものを使用する。但し、本発明の焦電型赤外線検出器は、約２６０℃のリフロー処理に耐え得る高いキュリー温度を備えた焦電特性素子を使用する。
【００１４】
また、前記金属缶の赤外線受光窓部へ赤外線を透過させる光学フィルターを接着した構造体とする。
【００１５】
前記ベース、光学フィルターを具備した金属缶は、溶接あるいはロウ付けによって接合し、気密封止される。この様に気密封止されることによって、前記ベース、光学フィルターを具備した金属缶の電気的接合がなされた焦電型赤外線検出器のパッケージとなる。
【００１６】
前記ベースがセラミックのみで構成されるため、金属リードをセラミック基板作製後別工程でロウ付けする必要がなくなり、また、焦電型赤外線検出器の実装工程に於いても、リードカット工程、リード矯正といった工程が不要となり、工数が削減できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の焦電型赤外線検出器は、上記のような構成となることにより、実装基板と焦電型赤外線検出器のトータル高さを低くする事を目的とした二次実装用フランジ構造を有し、シールド性に優れ、小型パッケージとすることで、経済性に優れた焦電型赤外線検出器を提供する事が可能である。
【００１８】
また、本焦電型赤外線検出器は、前記金属缶と光学フィルターにて接着された構造を有している為、金属缶の高さ、及び赤外線受光窓となる金属缶の開口部サイズは、ベース部のパッケージサイズに依存される事無く任意のサイズへの変更が可能な事から、容易に所望の視野を得る事が出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】従来の特許文献１に係る焦電型赤外線検出器を示す斜視外観図である。
【図２】従来の特許文献１に係わる別の形態の焦電型赤外線検出器を示す斜視外観図である。
【図３】従来の特許文献１に係る焦電型赤外線検出器を示す基板実装概略図である。
【図４】従来の特許文献１に係るフォーミングされたリードの焦電型赤外線検出器を示す外観図である。
【図５】従来の特許文言１に係る焦電型赤外線検出器で、裏面リード部を示す外観図である。
【図６】本発明の実施例１に係る焦電型赤外線検出器を示す断面図である。
【図７】本発明の実施例１に係る焦電型赤外線検出器を示す斜視外観図である。
【図８】本発明の実施例１に係る焦電型赤外線検出器を示す基板実装概略図である。
【図９】本発明の実施例１に係る焦電型赤外線検出器基板実装時の半田を示す概略図である。
【図１０】本発明の実施例１に係る別の形態の焦電型赤外線検出器基板実装概略図である。
【図１１】本発明の実施例１に係る別の形態の焦電型赤外線検出器基板実装時の半田を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００２０】
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に係る焦電型赤外線検出器について、図６、図７、図８を参照して詳細に説明する。
【００２１】
本焦電型赤外線検出器のベース部は、上層基板、中層基板、下層基板の３層からなり、上層基板、中層基板は、素子収納部ベース部分となり、下層基板は、二次実装可能なフランジ構造部となっている。
【００２２】
上層基板３は、１層以上の層からなるセラミック基板で、焦電型赤外線センサ素子１４の出力を効率よく得る為に必要な素子−上層基板間の空間を設ける事が可能なキャビティー１５を備える構造で、上層基板３最上面に金属膜により形成された配線上に焦電型赤外線センサ素子１４により生じた電荷を電圧に変換するＦＥＴ１１、抵抗器１２、外来ノイズ除去用の抵抗器１０及びコンデンサ１３が、はんだ等により部品実装され、電気的接続されている。
【００２３】
また、前記上層基板３上の金属膜配線の上には内部搭載電子部品実装時の電気的なパターンショート防止の為、絶縁保護膜を設けても良い。
【００２４】
焦電型赤外線センサ素子１４は、上層基板３のキャビティー１６に橋をかける様に設置し、導電性接着剤等により電気的に接続、機械的に固定されている。
【００２５】
中層基板７は、１層以上の層からなるセラミック基板で、シールド性を得るため、スルーホール及び、配線を除く全面に、金属膜により形成されたシールドパターンを施している。
【００２６】
下層基板８は、１層以上の層からなるセラミック基板で、図７の様に上層基板、中層基板の向かい合う２辺に飛び出した構造(以下、フランジ構造と記す)を有する。
【００２７】
前記フランジ構造の上面には、スルーホール等配線パターンにより、上層基板の配線と電気的に接続された出力取り出し様のパターン６が形成されている。
【００２８】
ここでは、フランジ構造は、向かい合う２辺方向に飛び出すこととしているが、少なくとも1辺以上のフランジ構造を有する事で、実装基板底面から焦電型赤外線検出器高さを含む総高さを低くする事を可能とする構造となる。
【００２９】
前述のようなフランジ構造を有する事で、図８に示すような、二次実装時実装基板底面から焦電型赤外線検出器高さを含む総高さを低くする事を目的とした実装方法が可能となる。
【００３０】
この様にフランジ構造を有する事で、二次実装時、半田による電気的接続、機械的固定を行う。図９に示す通り、下層基板８の側面に半田によるフィレットが形成され、機械的強度が増す構造としている。
【００３１】
また、下層基板８の下面１７には、シールド性を得るために、金属膜により形成されたシールドパターンを設けており、このシールドパターンは、設置可能なエリア全面に設けている。
【００３２】
また、実施例１の別の形態として、図１０に示す通り、基板上に焦電型赤外線センサを実装する事も可能である。この場合、図１１に示す通り、フランジ構造と同様、下層基板８の側面に半田によるフィレットが形成され、機械的強度が増す構造としている。
【００３３】
赤外線受光面（上面）に開口部を有したハット型のニッケル、金等によりメッキ仕上げされた金属缶１と、所望の赤外線を透過する光学フィルター２は、耐熱性接着剤を用いて、加圧状態によって電気的に接続され、機械的に固定を行う。
【００３４】
また、前記上層基板３は、最上面に所望の赤外線を透過する光学フィルター２を赤外線受光面（上面）の開口部へ具備したハット型の金属缶１と電気的に接続され、機械的に接続する為の金属膜配線を有し、中層基板に形成された全面グランド層とスルーホール及び、側面のメタライズにより接続されている。
【００３５】
上層基板３と所望の赤外線を透過する光学フィルター２を赤外線受光面（上面）の開口部へ具備したハット型の金属缶１のフランジ４との間にロウ材を挟み込み、加圧しながら還元雰囲気下にてリフローし、ロウ材を溶融する事により電気的に接続させ、機械的に固定を行う。
【００３６】
前記ロウ材は、前記上層基板３上の金属膜により形成された配線、及び金属缶１のフランジ４への良好な濡れ性を示し、二次実装でのリフロー時に溶融しない融点を持つロウ材を使用する。
【００３７】
また、前記ロウ材の形状としては、シート状のプリフォームロウ材、あるいはペースト状のロウ材を使用する。
【００３８】
また、実施例１の別形態として、上層基板３と所望の赤外線を透過する光学フィルター２１を赤外線受光面（上面）の開口部へ具備したハット型の金属缶１のフランジ４との接続をロウ材による接続の代わりに、シーム溶接による事も可能である。
【００３９】
接合をシーム溶接にて行う際、上層基板３は、最上面に所望の赤外線を透過する光学フィルター２を赤外線受光面（上面）の開口部へ具備したハット型の金属缶１と電気的機械的に接続する為のニッケル、金等によりメッキ仕上げされたシールリングを具備した金属膜配線を有し、中層基板に形成された全面グランド層とスルーホールにより接続されており、下層基板に出力取り出し用端子を有する。
【００４０】
前述上層基板３と、所望の赤外線を透過する光学フィルター２を赤外線受光面（上面）の開口部へ具備したハット型の金属缶１のフランジ４を電極により挟み込み、電極が移動・加圧しながら電流を流す事により、上層基板３上のシールリングと金属缶１のフランジ４の間にジュール熱を発熱させる事で、金属缶１のフランジ４のメッキ部と上層基板３上のシールリングのメッキ部との接合部分を溶着させ電気的に接続させ、機械的な固定を行うシーム溶接にて接合する。
【００４１】
前述金属缶１のフランジ４は、シーム溶接に於いて電極の通過が可能となる寸法である０．５ｍｍ以上とする。
【符号の説明】
【００４２】
１金属缶
２光学フィルター
３上層基板
４フランジ
５リード端子
６パターン
７中層基板
８下層基板
９フォーミング型金属リード
１０抵抗
１１ＦＥＴ
１２抵抗
１３コンデンサ
１４焦電型赤外線センサ素子
１５焦電型赤外線センサ素子支持台
１６キャビティー
１７下層基板裏面
１８ロウ
１９半田フィレット

【特許請求の範囲】
【請求項１】
焦電型赤外線センサ素子、ＦＥＴ、ゲート抵抗等を実装した表面実装型セラミックパッケージ基板と、光学フィルターを具備した金属缶を、ロウ付け技術により電気的接続且つ、機械的固定した表面実装型の焦電型赤外線検出器に於いて、表面実装型セラミック基板に二次実装用のフランジ構造を有することを特徴とする表面実装型の焦電型赤外線検出器。
【請求項２】
請求項１の表面実装型赤外線検出器に於いて、フランジ構造部を除く素子収納部のサイズが、４．７×４．７×２．２ｍｍｔ未満となる事を特徴とする表面実装型の焦電型赤外線検出器。

【図１】