赤外線検出器及びその製造方法
【課題】赤外線検出素子の検出出力端を接合する電極と、信号処理用回路部の検出信号用端子ピンを接続する電極との間の容量結合を低コストで抑制することができる赤外線検出器及びその製造方法を提供することにある。
【解決手段】赤外線検出器Ａは、上面に凹部７を介して赤外線検出素子Ｘを実装し、下面にシールド電位の電極１７ａ並びに接続電極１８ａを形成した上部部材６と、信号処理用回路部を構成する回路部品の少なくとも一部を埋設するとともに上部部材６の接続電極１８ａに接合する接続電極１８ｂを上面に設けた下部部材２とで回路ブロック１を構成している。回路ブロック１をスペーサ１０を介して搭載するステム９の上面側から突出している検出信号用端子ピン１１ａ、１１ｂは、下部部材２の貫通孔２０に貫挿され、その上端部を下部部材２の上面部に臨む検出信号出力用電極２１に導電性接着剤２２によって接合している。
【解決手段】赤外線検出器Ａは、上面に凹部７を介して赤外線検出素子Ｘを実装し、下面にシールド電位の電極１７ａ並びに接続電極１８ａを形成した上部部材６と、信号処理用回路部を構成する回路部品の少なくとも一部を埋設するとともに上部部材６の接続電極１８ａに接合する接続電極１８ｂを上面に設けた下部部材２とで回路ブロック１を構成している。回路ブロック１をスペーサ１０を介して搭載するステム９の上面側から突出している検出信号用端子ピン１１ａ、１１ｂは、下部部材２の貫通孔２０に貫挿され、その上端部を下部部材２の上面部に臨む検出信号出力用電極２１に導電性接着剤２２によって接合している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焦電素子等の赤外線素子を用いた赤外線検出器及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、人体を赤外線の変化量で検出する赤外線検出素子には、焦電素子と呼ばれるものが多く使用されている。このような焦電素子を用いた赤外線検出器は、防犯用の進入検知の他、照明などの負荷制御用として使われている。この赤外線検出器としては例えば図１０に示すように人体の動作により発生した赤外線を、レンズ１００により焦電素子Ｘの受光部に集光させ、赤外線の変化に応じて発生する焦電素子Ｘの分極による信号を電流電圧変換回路１０２で電圧信号に変換した後、バンドパスアンプ１０３で所定の周波数帯域を選択的に増幅し、予め閾値を設定しているウィンドコンパレータ１０４から”Ｈ”，”Ｌ”レベルの検出信号を出力するタイプのものがあり、このウィンドコンパレータ１０４から出力される検出信号が負荷制御に用いられるのである。
【０００３】
ところで、従来の赤外線検出器には図１１（ａ）に示すように焦電素子Ｘの両端部を回路基板１０４上に設けた電子回路素子からなる凸状支持部１０５、１０５間に橋渡すように固定して回路基板１０４から焦電素子Ｘを浮かして焦電素子Ｘの受光面と背方の回路基板１０４との間に熱絶縁用の空間Ｙを設け、焦電素子Ｘが赤外線を受光したときに赤外線のエネルギが逃げないようにし、焦電素子Ｘの感度を高めているものがある。そして焦電素子Ｘの電荷は非常に微小なため、非常に大きな増幅をしなければならず、その影響で、焦電素子Ｘの出力にわずかでもノイズが入ると、後段のバンドパスアンプ１０３でノイズも増幅され、本来の信号とノイズとの区別が困難となる。そこで図１１（ａ）に示すように金属製のキャップ（ＣＡＮ）１０６と、ステム１０７からなる容器の中に焦電素子Ｘ及び回路基板１０４を封止してシールドを図ったパッケージ構造によって、外来ノイズを遮断している（例えば特許文献１）。尚図１１（ａ）中１０８は出力端子、１０９はキャップ１０５の赤外線通過窓で、この赤外線通過窓１０９には所定の周波数域の赤外線のみを通過させるバンドパス型の光学フィルタ１１０が装着されている。
【０００４】
ところで、特許文献１に開示されているパッケージ構造の赤外線検出器は、内部にインピーダンス変換回路のみであるため、図１１（ｂ）のような構成をとっており、プリント板１１１上に図１１（ｂ）に示すキャップ１０６とステム１０７からなる容器内に焦電素子Ｘを収納した赤外線検出器のほか、レンズ１１２、更にコンデンサや抵抗、ＩＣのチップなどの外付け電子回路素子１１３が実装され、上述の光学フィルタやウィンドウコンパレータ、更にはタイマ、出力アンプが付加されて用いられるのが一般的である。
【０００５】
一方、図１２（ａ）〜（ｃ）に示すように樹脂成型品で製作される３次元回路ブロック（ＭＩＤ基板）２００に、焦電素子Ｘとバンドパスアンプやとウィンドウコンパレータを構成する電子回路素子２０１を実装し、キャップ１０６とステム１０７からなる容器内に収納して封止することにより、小型化を図った赤外線検出器が提供されている（例えば特許文献２）。この赤外線検出器に用いる３次元回路ブロック２００は、表立面と裏立面とを形成した縦方向に起立する縦長のブロックとなっており、立面には電子回路素子２０１を実装し、上部には焦電素子Ｘの熱絶縁をとるための空間を作る凹部２０２を一体形成し、凹部２０２の両端間に焦電素子Ｘを橋渡ししてある。
【特許文献１】特開平５−３３２８２９号公報（図１、段落番号００１５〜１００６）
【特許文献２】特許第３２１１０７４号公報（図６〜図１３及び段落番号００１８〜００２１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の特許文献１に開示されているような赤外線検出器の場合、焦電素子Ｘが赤外線を受けたときに赤外線エネルギが逃げないようにするために焦電素子Ｘの受光面を回路基板１０４より浮かす支持部１０５を設けているが、この支持部１０５が回路基板１０４とは別部品であるため、別途部品実装工程が必要となりコストアップの要因となっていた。また別部品として支持部１０５を設ける場合、取り付け誤差により支持部１０５の高さが変わり、焦電素子Ｘの熱絶縁の効果にばらつきが発生するなどの問題があった。また特許文献１の赤外線検出器の場合、図１０のような外付け回路部が必要で、そのため電子回路部品１１３を大きなプリント基板１１１に実装する構成であるため回路規模が非常に大きくなるという問題があり、昨今の小型化・薄型化の要請には答えられないという問題があり、また回路部品が外付けになると電磁ノイズの影響を受けやすくなり、ノイズ環境が悪いところでは、誤動作の要因となっていた。これを防ぐために、外付け回路部に大きなシールド板を取り付けることが必要となるという問題もあった。
【０００７】
一方特許文献２に開示されている赤外線検出器のように３次元回路ブロック２００を用いたものは、特許文献１に開示されている赤外線検出器の問題点を或る程度解決できる。
【０００８】
すなわち３次元回路ブロック２００に直接焦電素子Ｘを浮かす凹部２０２を形成するためため、部品点数削減や低コスト化が可能となり、また電子回路素子２０１を金属製のキャップとステムからなる容器に収納するＣＡＮパッケージとすることで、小型化が可能となる上に、バンドパスアンプやウィンドコンパレータをＩＣ化することで回路部を小型化することも可能である。また焦電素子Ｘとバンドパスアンプの入力部までの距離を短くすることができるため、プリント基板による外付け部品で増幅する方法より外来ノイズが入りにくくなり、ノイズに強い構成となる。更に焦電素子Ｘと回路部全体を金属製キャップとステムからなる容器内に収納してシールドすることにより、外来ノイズに非常に強い構成が実現できるという利点がある。
【０００９】
しかしながら、この特許文献２に開示されている赤外検出器では、３次元回路ブロック２００が縦長で起立して表立面と裏立面とを形成した回路部に電子部品やＩＣを実装しているため、パッケージが縦長になるのは避けられない。
【００１０】
そのため、この特許文献２に開示されている赤外線検出器を取り付ける機器の厚みに制限が発生し薄型化が困難になるなど、更なる小型化、薄型化の要請には応えられなかった。また３次元回路ブロック２００を小型化して全体の大きさを小さくしようとした場合、更に以下の２つの問題が発生する。
【００１１】
まずその１つ目は、実装スペースの不足の問題がある。つまり上述の３次元回路ブロック２００では、従長で起立して表立面と裏立面とを形成した部分を回路スペースとしてとることができるが、３次元回路ブロック２００を単純に小型化すると、回路部品を実装するスペースが確保できなくなり、小型化が実現できない点である。
【００１２】
２つ目は、焦電素子Ｘの出力と増幅された後段出力の距離が近くなることに起因する問題である。つまり焦電素子Ｘの電荷の変化は非常に微弱なため、後段の回路では、フェムトアンペアレベルの電流変化を数百ミリボルトレベルに増幅している一方電源供給のための電源供給部には、供給される電圧の他に、商用電源からの重畳ノイズや携帯電話からの輻射ノイズなどの外来（外乱）ノイズも乗ってくる。これらの外来ノイズのうちの僅かな信号でも焦電素子Ｘに影響を及ぼさないように、焦電素子Ｘと最終段出力と十分離すことが必要である。しかしこの距離が１ｍｍ程度になると、焦電素子Ｘと最終出力段との容量結合により、発振現象や周波数特性の劣化などの現象が発生するという問題が生じる。
【００１３】
本発明は、上述の課題に鑑みて為されたもので、その目的とするところは、低背で小型な構造の赤外線検出器において、赤外線検出素子の検出出力端を接合する電極と、信号処理用回路部の検出信号用端子ピンを接続する電極との間の容量結合を低コストで抑制することができる赤外線検出器及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述の目的を達成するために、請求項１の赤外線検出器の発明では、樹脂からなる上部部材と、該上部部材の下方に配置される樹脂からなる下部部材とを積層するブロックをキャンパッケージ用の器台上方に配置するものであって、前記上部部材は、上面には熱絶縁部を介して赤外線検出素子を搭載し、下面にはシールド電位の電極並びに前記下部部材との接続電極を形成し、前記下部部材は、回路部品を埋設するとともに前記上部部材の接続電極に対応する上面位置に接続電極を設けて対応する前記上部部材の接続電極に接合し、前記器台は上方に突出させた複数の端子ピンを前記下部部材の下面から上面側に貫通させるとともに、前記端子ピンの内の少なくとも検出信号用端子ピンの上端部を、該上端部周囲の前記下部部材の上面部に臨む検出信号出力用電極に電気的に接合していることを特徴とする。
【００１５】
請求項１の赤外線検出器の発明によれば、低背で小型な構造の赤外線検出器を実現でき、しかも信号処理用回路部の検出信号出力用電極と赤外線検出素子の検出が接続される電極と上部部材下面のシールド電位の電極を挟む形で位置することによって、両電極での容量結合を抑制して最上面で近接するような構造を回避し、赤外線検出素子の感度を損なうことがなく、その上同じ面において近接させる場合のように赤外線検出素子の検出出力端を接続する電極と、信号処理用回路部の検出信号出力用電極との間にシールド電位の電極を介在させる構造に比して、上部部材の下面にシールド電位の電極を低コストで容易に形成できる。
【００１６】
請求項２の赤外線検出器の発明では、請求項１の発明において、前記端子ピンの内少なくとも検出信号用端子ピンの上端部の上方の前記上部部材に下面から上面に貫通する窓孔を設けていることを特徴とする。
【００１７】
請求項２の赤外線検出器の発明によれば、検出信号用端子ピンが上部部材に隠されることがないため、最終外観検査を行うことができ、工程歩留まりが向上するほか、赤外線検出素子の接合と検出信号用端子ピンの接合を上面側から同時に行うことも可能になるため、生産性を向上させることができる。
【００１８】
請求項３の赤外線検出器の発明では、請求項１又は２の発明において、前記検出信号用端子ピンの上端部周囲の前記下部部材上面に凹み部を形成していることを特徴とする。
【００１９】
請求項３の赤外線検出器の発明によれば、端子接合に用いる接合材の塗布量を増やし．工程条件幅を広げることによって、工程生産性を上げることが可能になる。
【００２０】
請求項４の赤外線検出器の発明では、請求項１又は３の発明において、少なくとも前記検出信号用端子ピンの上端部直上の前記上部部材下面に下向き開口の空所を設けるとともに、該空所にシールド層を形成していることを特徴とする。
【００２１】
請求項４の赤外線検出器の発明によれば、検出信号用端子ピンの許容高さを広く設定でき、そのため、器台製造工程の負荷を軽減でき、コストを下げることができ、また、端子接合用の接合材量の許容量も増えるため、工程生産性を向上できる。
【００２２】
請求項５の赤外線検出器の発明では、請求項１乃至４の何れかの発明において、前記下部部材の中間部位にシールド層を介在させていることを特徴とする。
【００２３】
請求項５の赤外線検出器の発明によれば、下部部材の上部部材との接続電極を設けることによるシールド層の欠落がなくなり、容量結合性の低下が抑えられ、これにより高い感度を確保することができる。
【００２４】
請求項６の赤外線検出器の製造方法の発明では、請求項１の赤外線検出器の製造方法であって、上面側に凹部からなる熱絶縁部を設けた上部部材を形成する工程と、前記熱絶縁部の周囲の前記上部部材上面に赤外線検出素子の検出出力端を接合する電極を形成し、且つ前記上部部材の下面に接続電極を形成する工程と、回路部品を実装した回路基板と樹脂材とを一体成形して下部部材を形成するとともに該下部部材の形成と同時に又は下部部材の形成後に貫通孔を設ける工程と、前記上部部材の接続電極に対応する接続電極を前記下部部材上面に形成し、且つ前記貫通孔の上端開口周縁から該貫通孔の内周面に亘って端子接続部用の電極を形成する工程と、キャンパッケージ用の器台の上面に突出している端子ピンを対応する前記下部部材の貫通孔に貫挿させて前記下部部材を前記器台上に搭載し、各貫通孔の上端開口に臨んだ各端子ピンの上端部を前記端子接続部用の電極に電気的に接合する工程と、前記下部部材の上面側に前記上部部材を乗せて下部部材の上面側の接続電極と前記上部部材の下面側の接続電極とを電気的に接合する工程と、前記上部部材の上面の素子用電極に赤外線検出素子の検出出力端を電気的に接合して赤外線検出素子を前記上部部材に実装する工程と、前記下部部材及び上部部材からなる回路ブロックを内部に収めながらキャップを前記器台上に被着封止する工程とを有することを特徴とする。
【００２５】
請求項６の赤外線検出器の製造方法の発明によれば、請求項１の発明の効果を奏する赤外線検出器を製造することができる。
【００２６】
請求項７の赤外線検出器の製造方法の発明では、請求項６の発明において、前記下部部材を形成する工程において、前記貫通孔の上端開口周縁に凹み部を形成することを特徴とする。
【００２７】
請求項７の赤外線検出器の製造方法の発明によれば、端子接合に用いる接合材の塗布量を増やし．工程条件幅を広げることによって、工程生産性を上げることを可能とする凹み部を下部部材する工程で同時に形成できる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明は、低背で且つ小型化が図れ、しかも赤外線検出素子の検出出力端を接合する電極と、信号処理用回路部の検出信号用端子ピンを接続する電極との間の容量結合を低コストで抑制することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下本発明を実施形態により説明する。
【００３０】
（実施形態１）
図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は本実施形態の赤外線検出器Ａを示しており、赤外線検出素子Ｘと信号処理用回路部を実装した回路ブロック１は、夫々をコンポジット樹脂により形成した下部部材２と、上部部材６とを電極接合によって一体的に積層形成したものであって、器台たるステム９上に絶縁材からなるスペーサ１０を介して搭載される。
【００３１】
上部部材２は、円盤状に形成され、上面の中央には従来例と同様に熱絶縁部を空間部で形成するための凹部７を形成するとともに、この凹部７の両側に焦電素子（或いはサーモパイル等）からなる赤外線検出素子Ｘの検出出力端を接続する電極ＳＩＮを形成している。
【００３２】
これらの電極ＳＩＮは、配線パターン２３、２３と、上部部材２を貫通するスルーホール２４、２４の導電メッキとを介して上部部材６の中央部に形成している接続電極１８ａ、１８ａの配線パターンに接続される。
【００３３】
これらの接続電極１８ａ、１８ａの周囲には、グランド電位に接続されたシールド用電極１７ａ、１７ａを形成している。
【００３４】
下部部材２は、上部部材６と同様に円盤状に形成され、後述する成形時回路基板３に実装している信号処理用回路部の電子部品３と回路基板３とを一体に埋設し、ＩＣ５を実装する回路基板３の下面側を露出させているもので、上面の中央にはグランド電位（シールド電位）に接続したシールド用電極１７ｂを形成し、このシールド用電極１７ｂの両側には前記接続電極１８ａ、１８ａに対応する接続電極１８ｂ、１８ｂを形成し、この接続電極１８ｂ、１８ｂと上部部材６の接続電極１８ａ、１８ａとを例えば導電接着剤（或いは半田）１９により接合固定している。
【００３５】
一方、下部部材２の両側部にはステム９の上面側から突出している検出信号用端子ピン１１ａ、１１ｂを夫々貫挿させる貫通孔２０、２０を貫通させており、各貫通孔２０の上端開口の直上に上部部材６の下面のシールド用電極１７ａ、１７ａが位置するようになっている。
【００３６】
これら貫通孔２０は、内周面から上端開口周縁の下部部材２の上面に臨むように検出信号出力用電極２１をメッキにより形成しており、この電極２１の内周面に塗布している導電性接着剤２２（又は半田）により端子ピン１１ａ、１１ｂの上端部の外周面と電極２１の内周面とを接合している。この接合によって端子ピン１１ａ、１１ｂは信号処理用回路部の検出信号出力端に電極２１を介して接続されることになる。
【００３７】
図１（ｂ）、（ｃ）で示している中央の端子ピン１１ｃは電源供給用のピンであって、上述の端子ピン１１ａ、１１ｂと同様に下部部材２を貫通する貫通孔（図示せず）に貫挿させて、下部部材２の上面側で電源路の電極に接続されるようになっている。尚電源のグランド用の端子は上述の検出信号用の端子ピン１１ａと共用している。
【００３８】
尚図１（ａ）の断面図では端子ピン１１ａ、１１ｂの長さを短く示しているが、実際には（ｂ），（ｃ）の斜視図に示すように長い（後述する他の実施形態での断面図も同様に示し絵いる。
【００３９】
またステム９は、従来例と同様に端子ピン１１ａ〜１１ｃをガラス封止材１６で封止と絶縁を図りながら上下方向に貫通させ、またキャンパッケージ用の金属製のキャップ８を被着してキャップ８の鍔部を周縁上部に溶接することで、キャップ８を固着するとともにキャップ８の鍔部と周縁上部との間をキャップ８内が気密となるように封止している。またキャップ８は従来と同様に光学フィルタ１４を装着した赤外線通過窓１５を中央部に設けてある。
【００４０】
次に本実施形態の製造方法を図２〜図４により説明する。
【００４１】
図２は下部部材２の形成工程を示しており、この工程では図２（ａ）に示すように、チップ状の電子部品４を導電性接着剤１３やリフロー半田を用いて配線パターンに接合して一面に実装した回路基板３を準備し、この回路基板３を、Ｂステージ状態のエポキシ樹脂材にシリカ（ＳｉＯ２）のような無機フィラーを高充填（例えば８５ｗｔ％）し、高い伸びと引張強度を持ち、常温では強靱性があって破れ難いコンポジット樹脂材を複数枚、回路基板３上に重ね、この重ねた状態でプレスの金型内に投入し、この投入した状態で真空引きしながら加熱（例えば１００℃）してコンポジット樹脂材を熱溶解させ、一定時間加圧（例えば３Ｍｐａ）する。この加熱プレスにより回路基板３上のチップ状電子部品４の凹凸及びその下部の隙間に溶解樹脂が流れ込むことになり、その後所定の温度（例えば１７５℃）で昇温して完全硬化させる。この硬化によって回路基板３上ではチップ状の電子部品４を埋設した下部部材２の樹脂部位が回路基板３と一体となって形成される。
【００４２】
この樹脂部位形成後、ルータで各層を貫通するスルーホール２４や及び端子ピン１１ａ〜１１ｂを貫挿させる貫通孔２０を形成し、更に表面及びスルーホール２４や貫通孔２０の内周面を含めた樹脂部位の表面にメッキ層３０を形成する（図２（ｂ））。尚貫通孔２０の形成は樹脂部位形成と同時に形成するようにしても良い。
【００４３】
この後、メッキ層３０をエッチングして、シールド用電極１７ｂ及び接続電極１８ｂを形成するとともに、端子ピン１１ａ、１１ｂに対応する各貫通孔２０の内周面及び上端開口周縁には検出信号出力用電極２１を形成する。同様に端子ピン１１ｃに対応する貫通孔（図示せず）の内周面及び上端開口周縁にも電極（図示せず）を形成する。この後、回路基板３の下面にＩＣ５を実装することで、図２（ｃ）に示すように下部部材２が完成することになる。
【００４４】
図３は上部部材６の形成工程を示しており、まず下部部材２と同様にコンポジット樹脂材を用いて上部部材６の樹脂部位を形成する。この樹脂部位形成時に同時に熱絶縁部を構成する凹部７を同時に形成する。この樹脂部位形成後に樹脂部位の上、下面にメッキ層３１を形成する（図３（ａ））。
【００４５】
この形成後、メッキ層３１をエッチングして、電極ＳＩＮ、シールド用電極１７ａ及び接続電極１８ａを形成することで、図３（ｂ）に示すように上部部材６が完成することになる。
【００４６】
上述の工程で下部部材２、上部部材６を形成した後、図４に示す組立工程を経て所望の赤外線検出器Ａを完成させるのである。
【００４７】
この組立工程では、まずスペーサ１０を介してステム９上に下部部材２を載置するとともに端子ピン１１ａ、１１ｂを下部部材２に形成している貫通孔２０、２０に下面側から夫々貫挿させる。同様に端子ピン１１ｃを対応する貫通孔に貫挿させる（図４（ａ））。
【００４８】
次に下部部材２上に上部部材６を載置するとともに、接続電極１８ａ、１８ｂを導電性接着剤（或いは半田）１９によって接合固定する（図４（ｂ））。この際貫通孔２０の上端開口の直上に上部部材６のシールド用電極１７ａが位置し、また下部部材２のシールド用電極１７ｂが上部部材６の凹部７の下方に位置することになる。
【００４９】
次に凹部７の両側の電極ＳＩＮに赤外線検出素子Ｘの検出出力端を接合して赤外線検出素子Ｘを凹部７の上方に実装する（図４（ｃ））。これにより上部部材６と下部部材２とからなる回路ブロック１がステム９上に搭載されたことになる。
【００５０】
この後、回路ブロック１を内部に収めながらキャップ８をステム９上に被着して封止すれば、図１（ａ）に示す赤外線検出器Ａが完成することになるのである。
【００５１】
以上のように構成された本実施形態では、検出信号出力用電極２１と赤外線検出素子Ｘの検出出力端を接続する電極ＳＩＮとの間にシールド用電極１７ａ、１７ｂが介在することで、両電極２１、ＳＩＮでの容量結合を抑制して最上面で近接するような構造を回避し、赤外線検出素子Ｘの感度を損なうことがなく、その上同じ面において近接させる場合のように赤外線検出素子Ｘの検出出力端を接続する電極と、信号処理用回路部の検出信号出力用電極との間にシールド電位の電極を介在させる構造に比して、上部部材６の下面にシールド用電極１７ａを低コストで容易に形成できるという利点がある。
【００５２】
（実施形態２）
本実施形態は、図５に示すように端子ピン１１ａ、１１ｂを貫挿させる下部部材２の貫通孔２０及び端子ピン１１ｃを貫挿させる貫通孔（図示せず）の直上に位置する上部部材６に窓孔３２を設けた点で実施形態１と相違する。この窓孔３２は、下部部材２上に上部部材６を載せた状態が完了した後、キャップ８をステム９に被着する前の最終外観検査時に窓孔３２を介して電極２１に対する端子ピン１１ａ、１１ｂ（及び１１ｃ）の接合状態を目視するためのものである。
【００５３】
この窓孔３２は、図６（ａ）、（ｂ）の工程（図３（ａ）、（ｂ）の工程と同じ）を終了後、図６（ｃ）に穿設されるもので、穿設によって本実施形態の上部部材６が完成する。
【００５４】
尚下部部材２の形成工程は上述の実施形態１の場合と同じであるので、図示及びその説明は省略する。
【００５５】
図７（ａ）〜（ｃ）は本実施形態の組立工程を示しており、この工程は最終外観検査時に窓孔３２を利用する点以外は実施形態１の図４（ａ）〜（ｃ）の工程と同じであるので、工程の説明は省略する。
【００５６】
尚端子ピン１１ａ、１１ｂ（及び１１ｃ）の電極２１への接合を、上部部材６を下部部材２上に載置後に、赤外線検出素子Ｘの接合と同時に窓孔３２を介して行うようにしても良い。この場合接合工数を削減することができる。
【００５７】
（実施形態３）
本実施形態は、図８（ａ）に示すように下部部材２の貫通孔２０の上端開口周縁に内周面がテーパー状の凹み部３３を形成した点で実施形態２の構成と相違する。この凹み部３３は、端子ピン１１ａ、１１ｂを電極２１に接合に用いる導電性接着剤（又は半田）２２の塗布量を増やすためのもので、塗布量を増やすことで、工程条件幅を広げて生産性の向上を図れるようにしてある。
【００５８】
尚その他の構成は実施形態２と同じであるので説明は省略する。また本実施形態の構成を実施形態１に採用しても良い。
【００５９】
（実施形態４）
本実施形態は、図８（ｃ）に示すように本実施形態は、図８（ａ）に示すように下部部材２の貫通孔２０の上端開口に対向する上部部材６の下面に下向き開口の空所３４を形成し、この空所３４の内面にグランド電位に接続されたシールド用電極１７ａを形成した点で実施形態１と相違する。
【００６０】
この空所３４によって端子ピン１１ａ、１１ｂの高さ寸法の許容を広く設定でき、ステム９の製造工程の負荷を軽減できて、ステム９の製造コストを下げることができ、また端子ピン１１ａ、１１ｂを電極２１に接続するために用いる導電性接着剤（又は半田）２２の塗布量の許容値も増やすことができ、生産性の向上も図れる。
【００６１】
尚端子ピン１１ａ、１１ｂとシールド用電極１７ａとの短絡を防ぐために、シールド層３５の表面に絶縁層（レジスト）を形成しても勿論良い。
【００６２】
尚その他の構成は実施形態１と同じであるので説明は省略する。また本実施形態の構成を実施形態２に採用しても良い。
【００６３】
（実施形態５）
本実施形態は、図８（ｃ）に示すように下部部材２の肉厚を太くして、その中間部位にシールド層３５を形成した点に特徴ある。
【００６４】
本実施形態は、グランド電位に接続されたシールド電極層３５を下部部材２の中間層として設けることで、上部部材６の接続電極１８ａに接続する接続電極１８ｂを下部部材２に設けることによるシールド用電極の欠落がなくなり、容量結合性の低下が抑えられ、これにより高い感度を確保することができる。
【００６５】
尚その他の構成は実施形態１と同じであるので説明は省略する。また本実施形態の構成を実施形態２に採用しても良い。
【００６６】
尚下部部材２、上部部材６の形成は上述した加熱プレス以外に機械加工によって形成しても良い。
【００６７】
（実施形態６）
ところで実施形態１乃至５は、ＩＣ５を回路基板３にフリップ実装するものであったが、本実施形態はＩＣ５をワイヤボンディング４０により実装したものである。
【００６８】
本実施形態の場合、図９（ａ）に示すように回路基板３の下面にＩＣ５を実装し、電子部品４を下部部材２に埋設して回路ブロック１を形成している。そしてステム９上に回路ブロック１を実装する際には、図９（ｂ）に示すようにＩＣ５を実装した面側にスペーサ１０を載置してスペーサ１０の中央孔１０ａにＩＣ５を収めるとともに、スペーサ１０を回路基板３に接着固定し、この接着固定後、図９（ｃ）に示すように中央孔１０ａに樹脂４１を充填して封止し、その後図９（ｄ）に示すように接着固定したスペーサ１０を介して回路ブロック１をステム９上に搭載してスペーサ１０をステム９に接着固定するのである。
【００６９】
尚その他の構成等は実施形態１〜５の何れの構成でも良いので、ここでは、図示及び説明を省略し、また同じ構成要素には同じ符号を付す。また下部部材２にＩＣ５を埋設する場合にあっても加熱プレス時にワイヤが断線しなければ、実施形態１の構成にも採用しても勿論良い。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】（ａ）は実施形態１の断面図、（ｂ）は実施形態１のキャップを外した状態の斜視図、（ｃ）は実施形態１の斜視図である。
【図２】実施形態１の下部部材の形成工程の説明図である。
【図３】実施形態１の上部部材の形成工程の説明図である。
【図４】実施形態１の組立工程の説明図である。
【図５】実施形態２の断面図である。
【図６】実施形態２の上部部材の形成工程説明図である。
【図７】実施形態２の組立説明図である。
【図８】（ａ）は実施形態３の断面図、（ｂ）は実施形態４の断面図、（ｃ）は実施形態５の断面図である。
【図９】（ａ）は実施形態６の回路ブロックの斜視図、（ｂ）〜（ｄ）は実施形態６の回路ブロックのステムへの搭載工程の説明図である。
【図１０】赤外線検出器の回路構成図である。
【図１１】（ａ）は従来例の断面図、（ｂ）は従来例の実使用時の分解斜視図である。
【図１２】（ａ）は別の従来例の３次元回路ブロックの分解斜視図、（ｂ）は別の従来例のキャップを外した状態の斜視図、（ｃ）は別の従来例の斜視図である。
【符号の説明】
【００７１】
Ａ 赤外線検出器
Ｘ 赤外線検出素子
ＳＩＮ 電極
１ 回路ブロック
２ 下部部材
３ 回路基板
４ 電子部品
５ ＩＣ
６ 上部部材
７ 凹部
８ キャップ
９ ステム
１０ スペーサ
１１ａ〜１１ｃ 端子ピン
１３ 導電性接着剤
１４ 光学フィルタ
１５ 赤外線通過窓
１６ ガラス封止材
１７ａ、１７ｂ シールド用電極
１８ａ、１８ｂ 接続電極
１９ 導電性接着剤
２０ 貫通孔
２１ 検出信号出力用電極
２２ 導電性接着剤
２３ 配線パターン
２４ スルーホール
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焦電素子等の赤外線素子を用いた赤外線検出器及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、人体を赤外線の変化量で検出する赤外線検出素子には、焦電素子と呼ばれるものが多く使用されている。このような焦電素子を用いた赤外線検出器は、防犯用の進入検知の他、照明などの負荷制御用として使われている。この赤外線検出器としては例えば図１０に示すように人体の動作により発生した赤外線を、レンズ１００により焦電素子Ｘの受光部に集光させ、赤外線の変化に応じて発生する焦電素子Ｘの分極による信号を電流電圧変換回路１０２で電圧信号に変換した後、バンドパスアンプ１０３で所定の周波数帯域を選択的に増幅し、予め閾値を設定しているウィンドコンパレータ１０４から”Ｈ”，”Ｌ”レベルの検出信号を出力するタイプのものがあり、このウィンドコンパレータ１０４から出力される検出信号が負荷制御に用いられるのである。
【０００３】
ところで、従来の赤外線検出器には図１１（ａ）に示すように焦電素子Ｘの両端部を回路基板１０４上に設けた電子回路素子からなる凸状支持部１０５、１０５間に橋渡すように固定して回路基板１０４から焦電素子Ｘを浮かして焦電素子Ｘの受光面と背方の回路基板１０４との間に熱絶縁用の空間Ｙを設け、焦電素子Ｘが赤外線を受光したときに赤外線のエネルギが逃げないようにし、焦電素子Ｘの感度を高めているものがある。そして焦電素子Ｘの電荷は非常に微小なため、非常に大きな増幅をしなければならず、その影響で、焦電素子Ｘの出力にわずかでもノイズが入ると、後段のバンドパスアンプ１０３でノイズも増幅され、本来の信号とノイズとの区別が困難となる。そこで図１１（ａ）に示すように金属製のキャップ（ＣＡＮ）１０６と、ステム１０７からなる容器の中に焦電素子Ｘ及び回路基板１０４を封止してシールドを図ったパッケージ構造によって、外来ノイズを遮断している（例えば特許文献１）。尚図１１（ａ）中１０８は出力端子、１０９はキャップ１０５の赤外線通過窓で、この赤外線通過窓１０９には所定の周波数域の赤外線のみを通過させるバンドパス型の光学フィルタ１１０が装着されている。
【０００４】
ところで、特許文献１に開示されているパッケージ構造の赤外線検出器は、内部にインピーダンス変換回路のみであるため、図１１（ｂ）のような構成をとっており、プリント板１１１上に図１１（ｂ）に示すキャップ１０６とステム１０７からなる容器内に焦電素子Ｘを収納した赤外線検出器のほか、レンズ１１２、更にコンデンサや抵抗、ＩＣのチップなどの外付け電子回路素子１１３が実装され、上述の光学フィルタやウィンドウコンパレータ、更にはタイマ、出力アンプが付加されて用いられるのが一般的である。
【０００５】
一方、図１２（ａ）〜（ｃ）に示すように樹脂成型品で製作される３次元回路ブロック（ＭＩＤ基板）２００に、焦電素子Ｘとバンドパスアンプやとウィンドウコンパレータを構成する電子回路素子２０１を実装し、キャップ１０６とステム１０７からなる容器内に収納して封止することにより、小型化を図った赤外線検出器が提供されている（例えば特許文献２）。この赤外線検出器に用いる３次元回路ブロック２００は、表立面と裏立面とを形成した縦方向に起立する縦長のブロックとなっており、立面には電子回路素子２０１を実装し、上部には焦電素子Ｘの熱絶縁をとるための空間を作る凹部２０２を一体形成し、凹部２０２の両端間に焦電素子Ｘを橋渡ししてある。
【特許文献１】特開平５−３３２８２９号公報（図１、段落番号００１５〜１００６）
【特許文献２】特許第３２１１０７４号公報（図６〜図１３及び段落番号００１８〜００２１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の特許文献１に開示されているような赤外線検出器の場合、焦電素子Ｘが赤外線を受けたときに赤外線エネルギが逃げないようにするために焦電素子Ｘの受光面を回路基板１０４より浮かす支持部１０５を設けているが、この支持部１０５が回路基板１０４とは別部品であるため、別途部品実装工程が必要となりコストアップの要因となっていた。また別部品として支持部１０５を設ける場合、取り付け誤差により支持部１０５の高さが変わり、焦電素子Ｘの熱絶縁の効果にばらつきが発生するなどの問題があった。また特許文献１の赤外線検出器の場合、図１０のような外付け回路部が必要で、そのため電子回路部品１１３を大きなプリント基板１１１に実装する構成であるため回路規模が非常に大きくなるという問題があり、昨今の小型化・薄型化の要請には答えられないという問題があり、また回路部品が外付けになると電磁ノイズの影響を受けやすくなり、ノイズ環境が悪いところでは、誤動作の要因となっていた。これを防ぐために、外付け回路部に大きなシールド板を取り付けることが必要となるという問題もあった。
【０００７】
一方特許文献２に開示されている赤外線検出器のように３次元回路ブロック２００を用いたものは、特許文献１に開示されている赤外線検出器の問題点を或る程度解決できる。
【０００８】
すなわち３次元回路ブロック２００に直接焦電素子Ｘを浮かす凹部２０２を形成するためため、部品点数削減や低コスト化が可能となり、また電子回路素子２０１を金属製のキャップとステムからなる容器に収納するＣＡＮパッケージとすることで、小型化が可能となる上に、バンドパスアンプやウィンドコンパレータをＩＣ化することで回路部を小型化することも可能である。また焦電素子Ｘとバンドパスアンプの入力部までの距離を短くすることができるため、プリント基板による外付け部品で増幅する方法より外来ノイズが入りにくくなり、ノイズに強い構成となる。更に焦電素子Ｘと回路部全体を金属製キャップとステムからなる容器内に収納してシールドすることにより、外来ノイズに非常に強い構成が実現できるという利点がある。
【０００９】
しかしながら、この特許文献２に開示されている赤外検出器では、３次元回路ブロック２００が縦長で起立して表立面と裏立面とを形成した回路部に電子部品やＩＣを実装しているため、パッケージが縦長になるのは避けられない。
【００１０】
そのため、この特許文献２に開示されている赤外線検出器を取り付ける機器の厚みに制限が発生し薄型化が困難になるなど、更なる小型化、薄型化の要請には応えられなかった。また３次元回路ブロック２００を小型化して全体の大きさを小さくしようとした場合、更に以下の２つの問題が発生する。
【００１１】
まずその１つ目は、実装スペースの不足の問題がある。つまり上述の３次元回路ブロック２００では、従長で起立して表立面と裏立面とを形成した部分を回路スペースとしてとることができるが、３次元回路ブロック２００を単純に小型化すると、回路部品を実装するスペースが確保できなくなり、小型化が実現できない点である。
【００１２】
２つ目は、焦電素子Ｘの出力と増幅された後段出力の距離が近くなることに起因する問題である。つまり焦電素子Ｘの電荷の変化は非常に微弱なため、後段の回路では、フェムトアンペアレベルの電流変化を数百ミリボルトレベルに増幅している一方電源供給のための電源供給部には、供給される電圧の他に、商用電源からの重畳ノイズや携帯電話からの輻射ノイズなどの外来（外乱）ノイズも乗ってくる。これらの外来ノイズのうちの僅かな信号でも焦電素子Ｘに影響を及ぼさないように、焦電素子Ｘと最終段出力と十分離すことが必要である。しかしこの距離が１ｍｍ程度になると、焦電素子Ｘと最終出力段との容量結合により、発振現象や周波数特性の劣化などの現象が発生するという問題が生じる。
【００１３】
本発明は、上述の課題に鑑みて為されたもので、その目的とするところは、低背で小型な構造の赤外線検出器において、赤外線検出素子の検出出力端を接合する電極と、信号処理用回路部の検出信号用端子ピンを接続する電極との間の容量結合を低コストで抑制することができる赤外線検出器及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述の目的を達成するために、請求項１の赤外線検出器の発明では、樹脂からなる上部部材と、該上部部材の下方に配置される樹脂からなる下部部材とを積層するブロックをキャンパッケージ用の器台上方に配置するものであって、前記上部部材は、上面には熱絶縁部を介して赤外線検出素子を搭載し、下面にはシールド電位の電極並びに前記下部部材との接続電極を形成し、前記下部部材は、回路部品を埋設するとともに前記上部部材の接続電極に対応する上面位置に接続電極を設けて対応する前記上部部材の接続電極に接合し、前記器台は上方に突出させた複数の端子ピンを前記下部部材の下面から上面側に貫通させるとともに、前記端子ピンの内の少なくとも検出信号用端子ピンの上端部を、該上端部周囲の前記下部部材の上面部に臨む検出信号出力用電極に電気的に接合していることを特徴とする。
【００１５】
請求項１の赤外線検出器の発明によれば、低背で小型な構造の赤外線検出器を実現でき、しかも信号処理用回路部の検出信号出力用電極と赤外線検出素子の検出が接続される電極と上部部材下面のシールド電位の電極を挟む形で位置することによって、両電極での容量結合を抑制して最上面で近接するような構造を回避し、赤外線検出素子の感度を損なうことがなく、その上同じ面において近接させる場合のように赤外線検出素子の検出出力端を接続する電極と、信号処理用回路部の検出信号出力用電極との間にシールド電位の電極を介在させる構造に比して、上部部材の下面にシールド電位の電極を低コストで容易に形成できる。
【００１６】
請求項２の赤外線検出器の発明では、請求項１の発明において、前記端子ピンの内少なくとも検出信号用端子ピンの上端部の上方の前記上部部材に下面から上面に貫通する窓孔を設けていることを特徴とする。
【００１７】
請求項２の赤外線検出器の発明によれば、検出信号用端子ピンが上部部材に隠されることがないため、最終外観検査を行うことができ、工程歩留まりが向上するほか、赤外線検出素子の接合と検出信号用端子ピンの接合を上面側から同時に行うことも可能になるため、生産性を向上させることができる。
【００１８】
請求項３の赤外線検出器の発明では、請求項１又は２の発明において、前記検出信号用端子ピンの上端部周囲の前記下部部材上面に凹み部を形成していることを特徴とする。
【００１９】
請求項３の赤外線検出器の発明によれば、端子接合に用いる接合材の塗布量を増やし．工程条件幅を広げることによって、工程生産性を上げることが可能になる。
【００２０】
請求項４の赤外線検出器の発明では、請求項１又は３の発明において、少なくとも前記検出信号用端子ピンの上端部直上の前記上部部材下面に下向き開口の空所を設けるとともに、該空所にシールド層を形成していることを特徴とする。
【００２１】
請求項４の赤外線検出器の発明によれば、検出信号用端子ピンの許容高さを広く設定でき、そのため、器台製造工程の負荷を軽減でき、コストを下げることができ、また、端子接合用の接合材量の許容量も増えるため、工程生産性を向上できる。
【００２２】
請求項５の赤外線検出器の発明では、請求項１乃至４の何れかの発明において、前記下部部材の中間部位にシールド層を介在させていることを特徴とする。
【００２３】
請求項５の赤外線検出器の発明によれば、下部部材の上部部材との接続電極を設けることによるシールド層の欠落がなくなり、容量結合性の低下が抑えられ、これにより高い感度を確保することができる。
【００２４】
請求項６の赤外線検出器の製造方法の発明では、請求項１の赤外線検出器の製造方法であって、上面側に凹部からなる熱絶縁部を設けた上部部材を形成する工程と、前記熱絶縁部の周囲の前記上部部材上面に赤外線検出素子の検出出力端を接合する電極を形成し、且つ前記上部部材の下面に接続電極を形成する工程と、回路部品を実装した回路基板と樹脂材とを一体成形して下部部材を形成するとともに該下部部材の形成と同時に又は下部部材の形成後に貫通孔を設ける工程と、前記上部部材の接続電極に対応する接続電極を前記下部部材上面に形成し、且つ前記貫通孔の上端開口周縁から該貫通孔の内周面に亘って端子接続部用の電極を形成する工程と、キャンパッケージ用の器台の上面に突出している端子ピンを対応する前記下部部材の貫通孔に貫挿させて前記下部部材を前記器台上に搭載し、各貫通孔の上端開口に臨んだ各端子ピンの上端部を前記端子接続部用の電極に電気的に接合する工程と、前記下部部材の上面側に前記上部部材を乗せて下部部材の上面側の接続電極と前記上部部材の下面側の接続電極とを電気的に接合する工程と、前記上部部材の上面の素子用電極に赤外線検出素子の検出出力端を電気的に接合して赤外線検出素子を前記上部部材に実装する工程と、前記下部部材及び上部部材からなる回路ブロックを内部に収めながらキャップを前記器台上に被着封止する工程とを有することを特徴とする。
【００２５】
請求項６の赤外線検出器の製造方法の発明によれば、請求項１の発明の効果を奏する赤外線検出器を製造することができる。
【００２６】
請求項７の赤外線検出器の製造方法の発明では、請求項６の発明において、前記下部部材を形成する工程において、前記貫通孔の上端開口周縁に凹み部を形成することを特徴とする。
【００２７】
請求項７の赤外線検出器の製造方法の発明によれば、端子接合に用いる接合材の塗布量を増やし．工程条件幅を広げることによって、工程生産性を上げることを可能とする凹み部を下部部材する工程で同時に形成できる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明は、低背で且つ小型化が図れ、しかも赤外線検出素子の検出出力端を接合する電極と、信号処理用回路部の検出信号用端子ピンを接続する電極との間の容量結合を低コストで抑制することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下本発明を実施形態により説明する。
【００３０】
（実施形態１）
図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は本実施形態の赤外線検出器Ａを示しており、赤外線検出素子Ｘと信号処理用回路部を実装した回路ブロック１は、夫々をコンポジット樹脂により形成した下部部材２と、上部部材６とを電極接合によって一体的に積層形成したものであって、器台たるステム９上に絶縁材からなるスペーサ１０を介して搭載される。
【００３１】
上部部材２は、円盤状に形成され、上面の中央には従来例と同様に熱絶縁部を空間部で形成するための凹部７を形成するとともに、この凹部７の両側に焦電素子（或いはサーモパイル等）からなる赤外線検出素子Ｘの検出出力端を接続する電極ＳＩＮを形成している。
【００３２】
これらの電極ＳＩＮは、配線パターン２３、２３と、上部部材２を貫通するスルーホール２４、２４の導電メッキとを介して上部部材６の中央部に形成している接続電極１８ａ、１８ａの配線パターンに接続される。
【００３３】
これらの接続電極１８ａ、１８ａの周囲には、グランド電位に接続されたシールド用電極１７ａ、１７ａを形成している。
【００３４】
下部部材２は、上部部材６と同様に円盤状に形成され、後述する成形時回路基板３に実装している信号処理用回路部の電子部品３と回路基板３とを一体に埋設し、ＩＣ５を実装する回路基板３の下面側を露出させているもので、上面の中央にはグランド電位（シールド電位）に接続したシールド用電極１７ｂを形成し、このシールド用電極１７ｂの両側には前記接続電極１８ａ、１８ａに対応する接続電極１８ｂ、１８ｂを形成し、この接続電極１８ｂ、１８ｂと上部部材６の接続電極１８ａ、１８ａとを例えば導電接着剤（或いは半田）１９により接合固定している。
【００３５】
一方、下部部材２の両側部にはステム９の上面側から突出している検出信号用端子ピン１１ａ、１１ｂを夫々貫挿させる貫通孔２０、２０を貫通させており、各貫通孔２０の上端開口の直上に上部部材６の下面のシールド用電極１７ａ、１７ａが位置するようになっている。
【００３６】
これら貫通孔２０は、内周面から上端開口周縁の下部部材２の上面に臨むように検出信号出力用電極２１をメッキにより形成しており、この電極２１の内周面に塗布している導電性接着剤２２（又は半田）により端子ピン１１ａ、１１ｂの上端部の外周面と電極２１の内周面とを接合している。この接合によって端子ピン１１ａ、１１ｂは信号処理用回路部の検出信号出力端に電極２１を介して接続されることになる。
【００３７】
図１（ｂ）、（ｃ）で示している中央の端子ピン１１ｃは電源供給用のピンであって、上述の端子ピン１１ａ、１１ｂと同様に下部部材２を貫通する貫通孔（図示せず）に貫挿させて、下部部材２の上面側で電源路の電極に接続されるようになっている。尚電源のグランド用の端子は上述の検出信号用の端子ピン１１ａと共用している。
【００３８】
尚図１（ａ）の断面図では端子ピン１１ａ、１１ｂの長さを短く示しているが、実際には（ｂ），（ｃ）の斜視図に示すように長い（後述する他の実施形態での断面図も同様に示し絵いる。
【００３９】
またステム９は、従来例と同様に端子ピン１１ａ〜１１ｃをガラス封止材１６で封止と絶縁を図りながら上下方向に貫通させ、またキャンパッケージ用の金属製のキャップ８を被着してキャップ８の鍔部を周縁上部に溶接することで、キャップ８を固着するとともにキャップ８の鍔部と周縁上部との間をキャップ８内が気密となるように封止している。またキャップ８は従来と同様に光学フィルタ１４を装着した赤外線通過窓１５を中央部に設けてある。
【００４０】
次に本実施形態の製造方法を図２〜図４により説明する。
【００４１】
図２は下部部材２の形成工程を示しており、この工程では図２（ａ）に示すように、チップ状の電子部品４を導電性接着剤１３やリフロー半田を用いて配線パターンに接合して一面に実装した回路基板３を準備し、この回路基板３を、Ｂステージ状態のエポキシ樹脂材にシリカ（ＳｉＯ２）のような無機フィラーを高充填（例えば８５ｗｔ％）し、高い伸びと引張強度を持ち、常温では強靱性があって破れ難いコンポジット樹脂材を複数枚、回路基板３上に重ね、この重ねた状態でプレスの金型内に投入し、この投入した状態で真空引きしながら加熱（例えば１００℃）してコンポジット樹脂材を熱溶解させ、一定時間加圧（例えば３Ｍｐａ）する。この加熱プレスにより回路基板３上のチップ状電子部品４の凹凸及びその下部の隙間に溶解樹脂が流れ込むことになり、その後所定の温度（例えば１７５℃）で昇温して完全硬化させる。この硬化によって回路基板３上ではチップ状の電子部品４を埋設した下部部材２の樹脂部位が回路基板３と一体となって形成される。
【００４２】
この樹脂部位形成後、ルータで各層を貫通するスルーホール２４や及び端子ピン１１ａ〜１１ｂを貫挿させる貫通孔２０を形成し、更に表面及びスルーホール２４や貫通孔２０の内周面を含めた樹脂部位の表面にメッキ層３０を形成する（図２（ｂ））。尚貫通孔２０の形成は樹脂部位形成と同時に形成するようにしても良い。
【００４３】
この後、メッキ層３０をエッチングして、シールド用電極１７ｂ及び接続電極１８ｂを形成するとともに、端子ピン１１ａ、１１ｂに対応する各貫通孔２０の内周面及び上端開口周縁には検出信号出力用電極２１を形成する。同様に端子ピン１１ｃに対応する貫通孔（図示せず）の内周面及び上端開口周縁にも電極（図示せず）を形成する。この後、回路基板３の下面にＩＣ５を実装することで、図２（ｃ）に示すように下部部材２が完成することになる。
【００４４】
図３は上部部材６の形成工程を示しており、まず下部部材２と同様にコンポジット樹脂材を用いて上部部材６の樹脂部位を形成する。この樹脂部位形成時に同時に熱絶縁部を構成する凹部７を同時に形成する。この樹脂部位形成後に樹脂部位の上、下面にメッキ層３１を形成する（図３（ａ））。
【００４５】
この形成後、メッキ層３１をエッチングして、電極ＳＩＮ、シールド用電極１７ａ及び接続電極１８ａを形成することで、図３（ｂ）に示すように上部部材６が完成することになる。
【００４６】
上述の工程で下部部材２、上部部材６を形成した後、図４に示す組立工程を経て所望の赤外線検出器Ａを完成させるのである。
【００４７】
この組立工程では、まずスペーサ１０を介してステム９上に下部部材２を載置するとともに端子ピン１１ａ、１１ｂを下部部材２に形成している貫通孔２０、２０に下面側から夫々貫挿させる。同様に端子ピン１１ｃを対応する貫通孔に貫挿させる（図４（ａ））。
【００４８】
次に下部部材２上に上部部材６を載置するとともに、接続電極１８ａ、１８ｂを導電性接着剤（或いは半田）１９によって接合固定する（図４（ｂ））。この際貫通孔２０の上端開口の直上に上部部材６のシールド用電極１７ａが位置し、また下部部材２のシールド用電極１７ｂが上部部材６の凹部７の下方に位置することになる。
【００４９】
次に凹部７の両側の電極ＳＩＮに赤外線検出素子Ｘの検出出力端を接合して赤外線検出素子Ｘを凹部７の上方に実装する（図４（ｃ））。これにより上部部材６と下部部材２とからなる回路ブロック１がステム９上に搭載されたことになる。
【００５０】
この後、回路ブロック１を内部に収めながらキャップ８をステム９上に被着して封止すれば、図１（ａ）に示す赤外線検出器Ａが完成することになるのである。
【００５１】
以上のように構成された本実施形態では、検出信号出力用電極２１と赤外線検出素子Ｘの検出出力端を接続する電極ＳＩＮとの間にシールド用電極１７ａ、１７ｂが介在することで、両電極２１、ＳＩＮでの容量結合を抑制して最上面で近接するような構造を回避し、赤外線検出素子Ｘの感度を損なうことがなく、その上同じ面において近接させる場合のように赤外線検出素子Ｘの検出出力端を接続する電極と、信号処理用回路部の検出信号出力用電極との間にシールド電位の電極を介在させる構造に比して、上部部材６の下面にシールド用電極１７ａを低コストで容易に形成できるという利点がある。
【００５２】
（実施形態２）
本実施形態は、図５に示すように端子ピン１１ａ、１１ｂを貫挿させる下部部材２の貫通孔２０及び端子ピン１１ｃを貫挿させる貫通孔（図示せず）の直上に位置する上部部材６に窓孔３２を設けた点で実施形態１と相違する。この窓孔３２は、下部部材２上に上部部材６を載せた状態が完了した後、キャップ８をステム９に被着する前の最終外観検査時に窓孔３２を介して電極２１に対する端子ピン１１ａ、１１ｂ（及び１１ｃ）の接合状態を目視するためのものである。
【００５３】
この窓孔３２は、図６（ａ）、（ｂ）の工程（図３（ａ）、（ｂ）の工程と同じ）を終了後、図６（ｃ）に穿設されるもので、穿設によって本実施形態の上部部材６が完成する。
【００５４】
尚下部部材２の形成工程は上述の実施形態１の場合と同じであるので、図示及びその説明は省略する。
【００５５】
図７（ａ）〜（ｃ）は本実施形態の組立工程を示しており、この工程は最終外観検査時に窓孔３２を利用する点以外は実施形態１の図４（ａ）〜（ｃ）の工程と同じであるので、工程の説明は省略する。
【００５６】
尚端子ピン１１ａ、１１ｂ（及び１１ｃ）の電極２１への接合を、上部部材６を下部部材２上に載置後に、赤外線検出素子Ｘの接合と同時に窓孔３２を介して行うようにしても良い。この場合接合工数を削減することができる。
【００５７】
（実施形態３）
本実施形態は、図８（ａ）に示すように下部部材２の貫通孔２０の上端開口周縁に内周面がテーパー状の凹み部３３を形成した点で実施形態２の構成と相違する。この凹み部３３は、端子ピン１１ａ、１１ｂを電極２１に接合に用いる導電性接着剤（又は半田）２２の塗布量を増やすためのもので、塗布量を増やすことで、工程条件幅を広げて生産性の向上を図れるようにしてある。
【００５８】
尚その他の構成は実施形態２と同じであるので説明は省略する。また本実施形態の構成を実施形態１に採用しても良い。
【００５９】
（実施形態４）
本実施形態は、図８（ｃ）に示すように本実施形態は、図８（ａ）に示すように下部部材２の貫通孔２０の上端開口に対向する上部部材６の下面に下向き開口の空所３４を形成し、この空所３４の内面にグランド電位に接続されたシールド用電極１７ａを形成した点で実施形態１と相違する。
【００６０】
この空所３４によって端子ピン１１ａ、１１ｂの高さ寸法の許容を広く設定でき、ステム９の製造工程の負荷を軽減できて、ステム９の製造コストを下げることができ、また端子ピン１１ａ、１１ｂを電極２１に接続するために用いる導電性接着剤（又は半田）２２の塗布量の許容値も増やすことができ、生産性の向上も図れる。
【００６１】
尚端子ピン１１ａ、１１ｂとシールド用電極１７ａとの短絡を防ぐために、シールド層３５の表面に絶縁層（レジスト）を形成しても勿論良い。
【００６２】
尚その他の構成は実施形態１と同じであるので説明は省略する。また本実施形態の構成を実施形態２に採用しても良い。
【００６３】
（実施形態５）
本実施形態は、図８（ｃ）に示すように下部部材２の肉厚を太くして、その中間部位にシールド層３５を形成した点に特徴ある。
【００６４】
本実施形態は、グランド電位に接続されたシールド電極層３５を下部部材２の中間層として設けることで、上部部材６の接続電極１８ａに接続する接続電極１８ｂを下部部材２に設けることによるシールド用電極の欠落がなくなり、容量結合性の低下が抑えられ、これにより高い感度を確保することができる。
【００６５】
尚その他の構成は実施形態１と同じであるので説明は省略する。また本実施形態の構成を実施形態２に採用しても良い。
【００６６】
尚下部部材２、上部部材６の形成は上述した加熱プレス以外に機械加工によって形成しても良い。
【００６７】
（実施形態６）
ところで実施形態１乃至５は、ＩＣ５を回路基板３にフリップ実装するものであったが、本実施形態はＩＣ５をワイヤボンディング４０により実装したものである。
【００６８】
本実施形態の場合、図９（ａ）に示すように回路基板３の下面にＩＣ５を実装し、電子部品４を下部部材２に埋設して回路ブロック１を形成している。そしてステム９上に回路ブロック１を実装する際には、図９（ｂ）に示すようにＩＣ５を実装した面側にスペーサ１０を載置してスペーサ１０の中央孔１０ａにＩＣ５を収めるとともに、スペーサ１０を回路基板３に接着固定し、この接着固定後、図９（ｃ）に示すように中央孔１０ａに樹脂４１を充填して封止し、その後図９（ｄ）に示すように接着固定したスペーサ１０を介して回路ブロック１をステム９上に搭載してスペーサ１０をステム９に接着固定するのである。
【００６９】
尚その他の構成等は実施形態１〜５の何れの構成でも良いので、ここでは、図示及び説明を省略し、また同じ構成要素には同じ符号を付す。また下部部材２にＩＣ５を埋設する場合にあっても加熱プレス時にワイヤが断線しなければ、実施形態１の構成にも採用しても勿論良い。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】（ａ）は実施形態１の断面図、（ｂ）は実施形態１のキャップを外した状態の斜視図、（ｃ）は実施形態１の斜視図である。
【図２】実施形態１の下部部材の形成工程の説明図である。
【図３】実施形態１の上部部材の形成工程の説明図である。
【図４】実施形態１の組立工程の説明図である。
【図５】実施形態２の断面図である。
【図６】実施形態２の上部部材の形成工程説明図である。
【図７】実施形態２の組立説明図である。
【図８】（ａ）は実施形態３の断面図、（ｂ）は実施形態４の断面図、（ｃ）は実施形態５の断面図である。
【図９】（ａ）は実施形態６の回路ブロックの斜視図、（ｂ）〜（ｄ）は実施形態６の回路ブロックのステムへの搭載工程の説明図である。
【図１０】赤外線検出器の回路構成図である。
【図１１】（ａ）は従来例の断面図、（ｂ）は従来例の実使用時の分解斜視図である。
【図１２】（ａ）は別の従来例の３次元回路ブロックの分解斜視図、（ｂ）は別の従来例のキャップを外した状態の斜視図、（ｃ）は別の従来例の斜視図である。
【符号の説明】
【００７１】
Ａ 赤外線検出器
Ｘ 赤外線検出素子
ＳＩＮ 電極
１ 回路ブロック
２ 下部部材
３ 回路基板
４ 電子部品
５ ＩＣ
６ 上部部材
７ 凹部
８ キャップ
９ ステム
１０ スペーサ
１１ａ〜１１ｃ 端子ピン
１３ 導電性接着剤
１４ 光学フィルタ
１５ 赤外線通過窓
１６ ガラス封止材
１７ａ、１７ｂ シールド用電極
１８ａ、１８ｂ 接続電極
１９ 導電性接着剤
２０ 貫通孔
２１ 検出信号出力用電極
２２ 導電性接着剤
２３ 配線パターン
２４ スルーホール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂からなる上部部材と、該上部部材の下方に配置される樹脂からなる下部部材とを積層するブロックをキャンパッケージ用の器台上方に配置するものであって、
前記上部部材は、上面には熱絶縁部を介して赤外線検出素子を搭載し、下面にはシールド電位の電極並びに前記下部部材との接続電極を形成し、
前記下部部材は、回路部品を埋設するとともに前記上部部材の接続電極に対応する上面位置に接続電極を設けて対応する前記上部部材の接続電極に接合し、
前記器台は上方に突出させた複数の端子ピンを前記下部部材の下面から上面側に貫通させるとともに、前記端子ピンの内の少なくとも検出信号用端子ピンの上端部を、該上端部周囲の前記下部部材の上面部に臨む検出信号出力用電極に電気的に接合していることを特徴とする赤外線検出器。
【請求項２】
前記端子ピンの内少なくとも検出信号用端子ピンの上端部の上方の前記上部部材に下面から上面に貫通する窓孔を設けていることを特徴とする請求項１記載の赤外線検出器。
【請求項３】
前記検出信号用端子ピンの上端部周囲の前記下部部材上面に凹み部を形成していることを特徴とする請求項１又は２記載の赤外線検出器。
【請求項４】
前記検出信号用端子ピンの上端部の上方の前記上部部材下面に下向き開口の空所を設けるとともに、該空所にシールド層を形成していることを特徴とする請求項１又は３記載の赤外線検出器。
【請求項５】
前記下部部材の中間部位にシールド層を介在させていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の赤外線検出器。
【請求項６】
請求項１の赤外線検出器の製造方法であって、上面側に凹部からなる熱絶縁部を設けた上部部材を形成する工程と、
前記熱絶縁部の周囲の前記上部部材上面に赤外線検出素子の検出出力端を接合する電極を形成し、且つ前記上部部材の下面に接続電極を形成する工程と、
回路部品を実装した回路基板と樹脂材とを一体成形して下部部材を形成するとともに該下部部材の形成と同時に又は下部部材の形成後に貫通孔を設ける工程と、
前記上部部材の接続電極に対応する接続電極を前記下部部材上面に形成し、且つ前記貫通孔の上端開口周縁から該貫通孔の内周面に亘って端子接続部用の電極を形成する工程と、
キャンパッケージ用の器台の上面に突出している端子ピンを対応する前記下部部材の貫通孔に貫挿させて前記下部部材を前記器台上に搭載し、各貫通孔の上端開口に臨んだ各端子ピンの上端部を前記端子接続部用の電極に電気的に接合する工程と、
前記下部部材の上面側に前記上部部材を乗せて下部部材の上面側の接続電極と前記上部部材の下面側の接続電極とを電気的に接合する工程と、
前記上部部材の上面の素子用電極に赤外線検出素子の検出出力端を電気的に接合して赤外線検出素子を前記上部部材に実装する工程と、
前記下部部材及び上部部材からなる回路ブロックを内部に収めながらキャップを前記器台上に被着封止する工程とを有することを特徴とする赤外線検出器の製造方法。
【請求項１】
樹脂からなる上部部材と、該上部部材の下方に配置される樹脂からなる下部部材とを積層するブロックをキャンパッケージ用の器台上方に配置するものであって、
前記上部部材は、上面には熱絶縁部を介して赤外線検出素子を搭載し、下面にはシールド電位の電極並びに前記下部部材との接続電極を形成し、
前記下部部材は、回路部品を埋設するとともに前記上部部材の接続電極に対応する上面位置に接続電極を設けて対応する前記上部部材の接続電極に接合し、
前記器台は上方に突出させた複数の端子ピンを前記下部部材の下面から上面側に貫通させるとともに、前記端子ピンの内の少なくとも検出信号用端子ピンの上端部を、該上端部周囲の前記下部部材の上面部に臨む検出信号出力用電極に電気的に接合していることを特徴とする赤外線検出器。
【請求項２】
前記端子ピンの内少なくとも検出信号用端子ピンの上端部の上方の前記上部部材に下面から上面に貫通する窓孔を設けていることを特徴とする請求項１記載の赤外線検出器。
【請求項３】
前記検出信号用端子ピンの上端部周囲の前記下部部材上面に凹み部を形成していることを特徴とする請求項１又は２記載の赤外線検出器。
【請求項４】
前記検出信号用端子ピンの上端部の上方の前記上部部材下面に下向き開口の空所を設けるとともに、該空所にシールド層を形成していることを特徴とする請求項１又は３記載の赤外線検出器。
【請求項５】
前記下部部材の中間部位にシールド層を介在させていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の赤外線検出器。
【請求項６】
請求項１の赤外線検出器の製造方法であって、上面側に凹部からなる熱絶縁部を設けた上部部材を形成する工程と、
前記熱絶縁部の周囲の前記上部部材上面に赤外線検出素子の検出出力端を接合する電極を形成し、且つ前記上部部材の下面に接続電極を形成する工程と、
回路部品を実装した回路基板と樹脂材とを一体成形して下部部材を形成するとともに該下部部材の形成と同時に又は下部部材の形成後に貫通孔を設ける工程と、
前記上部部材の接続電極に対応する接続電極を前記下部部材上面に形成し、且つ前記貫通孔の上端開口周縁から該貫通孔の内周面に亘って端子接続部用の電極を形成する工程と、
キャンパッケージ用の器台の上面に突出している端子ピンを対応する前記下部部材の貫通孔に貫挿させて前記下部部材を前記器台上に搭載し、各貫通孔の上端開口に臨んだ各端子ピンの上端部を前記端子接続部用の電極に電気的に接合する工程と、
前記下部部材の上面側に前記上部部材を乗せて下部部材の上面側の接続電極と前記上部部材の下面側の接続電極とを電気的に接合する工程と、
前記上部部材の上面の素子用電極に赤外線検出素子の検出出力端を電気的に接合して赤外線検出素子を前記上部部材に実装する工程と、
前記下部部材及び上部部材からなる回路ブロックを内部に収めながらキャップを前記器台上に被着封止する工程とを有することを特徴とする赤外線検出器の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００８−２６０７９（Ｐ２００８−２６０７９Ａ）
【公開日】平成２０年２月７日（２００８．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１９７２３４（Ｐ２００６−１９７２３４）
【出願日】平成１８年７月１９日（２００６．７．１９）
【出願人】（０００００５８３２）松下電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年２月７日（２００８．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年７月１９日（２００６．７．１９）
【出願人】（０００００５８３２）松下電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
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