JP2014071051A - 赤外線センサ実装部材 - Google Patents

Abstract

【課題】 金属製端子の高さ位置精度が高く、取り付け強度も高くすることができる赤外線センサ実装部材を提供すること。
【解決手段】 絶縁性フィルムに感熱素子及び複数の端子電極が形成された赤外線センサ本体を、上部に固定して基板へ実装可能な赤外線センサ実装部材であって、樹脂製の実装部材本体６と、該実装部材本体に取り付けられ上端部が端子電極にはんだ付けされると共に下端部が基板への実装時にはんだ付けされる金属製の複数の端子部材７とを備え、端子部材が、側方に突出した端子ピン部７ａを有し、実装部材本体が、側部に端子ピン部７ａが差し込み固定される端子部材用穴部６ａを有している。
【選択図】図２

Description

本発明は、測定対象物からの赤外線を検知して該測定対象物の温度等を測定する赤外線センサを支持して基板等に実装するための赤外線センサ実装部材に関する。

従来、測定対象物から輻射により放射される赤外線を非接触で検知して測定対象物の温度を測定する温度センサとして、赤外線センサが使用されている。
例えば、特許文献１には、絶縁性フィルムと、該絶縁性フィルムの一方の面に互いに離間させて設けられた第１の感熱素子及び第２の感熱素子と、絶縁性フィルムの一方の面に形成され第１の感熱素子に接続された導電性の第１の配線膜及び第２の感熱素子に接続された導電性の第２の配線膜と、第２の感熱素子に対向して絶縁性フィルムの他方の面に設けられた赤外線反射膜とを備えた赤外線センサが提案されている。

このような赤外線センサを回路基板等の実装基板に実装する際に、赤外線センサを支持して実装基板上に設置すると共に導通を図る実装部材が用いられる。例えば、特許文献２には、ＦＰＣ基板に形成された赤外線センサを支持する基板ホルダーが提案されている。この基板ホルダーは、箱型に絶縁性素材で成型され、上下端に平坦なはんだ付け部を有する金属製端子をその表裏部を貫いて上下方向に取り付けている。また、裏面側のはんだ付け部を、ＦＰＣ基板の相応する位置にある端子部にはんだ付けするようになっていると共に、上面側のはんだ付け部を、温度上昇を監視しようとする機器の実装基板の相応する位置にある平坦な端子にはんだ付けするようになっている。

特開２０１１−１０２７９１号公報 特開２０１１−１９６９６０号公報

上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
すなわち、特許文献２の技術では、複数の金属製端子を基板ホルダーに上下方向に差し込んで固定しているが、この場合、赤外線センサを支持する金属製端子の上端位置がばらつき易く、赤外線センサのＦＰＣ基板の高さにばらつきが生じたり傾きが発生したりして、センサ特性（感度等）にばらつきが発生する原因となってしまう問題があった。また、挿入状態の金属製端子の取り付け強度が低く、外部からの衝撃等で金属製端子の位置ずれや曲がりが発生し、やはりセンサ特性のばらつきの一因になってしまう不都合があった。このため、金属製端子に不要な力が加わらないように、搬送等の取り扱い時には、専用の梱包材（エンボステープやキャリアトレイ）を必要とするなど、手間と梱包材コストとが掛かってしまっていた。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、金属製端子の高さ位置精度が高く、取り付け強度も高くすることができる赤外線センサ実装部材を提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、第１の発明に係る赤外線センサ実装部材は、絶縁性フィルムに感熱素子及び複数の端子電極が形成された赤外線センサ本体を、上部に固定して基板へ実装可能な赤外線センサ実装部材であって、樹脂製の実装部材本体と、該実装部材本体に取り付けられ上端部が前記端子電極にはんだ付けされると共に下端部が基板への実装時にはんだ付けされる金属製の複数の端子部材とを備え、前記端子部材が、側方に突出した端子ピン部を有し、前記実装部材本体が、側部に前記端子ピン部が差し込み固定される端子部材用穴部を有していることを特徴とする。

この赤外線センサ実装部材では、端子部材が、側方に突出した端子ピン部を有し、実装部材本体が、側部に端子ピン部が差し込み固定される端子部材用穴部を有しているので、側部に差し込まれた端子ピン部によって上下方向が規制されるピン構造としたことで、端子部材の高さばらつきが低減されると共に傾きの発生を抑制することができ、さらに上下方向に対する取り付け強度も向上する。

第２の発明に係る赤外線センサ実装部材は、第１の発明において、前記絶縁性フィルムに前記端子電極とは別に複数のはんだ付け部が形成され、前記実装部材本体に取り付けられ上端部が前記はんだ付け部にはんだ付けされる金属製の複数の支持部材を備え、前記支持部材は、側方に突出した支持部材ピン部を有し、前記実装部材本体が、側部に前記支持部材ピン部が差し込み固定される支持部材用穴部を有していることを特徴とする。
すなわち、この赤外線センサ実装部材では、支持部材は、側方に突出した支持部材ピン部を有し、実装部材本体が、側部に支持部材ピン部が差し込み固定される支持部材用穴部を有しているので、端子部材だけでなく、端子部材と同様に高さ位置精度が高い複数の支持部材によっても赤外線センサ本体を支持することで、より高精度に赤外線センサ本体を支持することができる。

第３の発明に係る赤外線センサ実装部材は、第２の発明において、前記端子ピン部及び前記支持部材ピン部の途中に、抜け止め用の凸部が形成されていることを特徴とする。
すなわち、この赤外線センサ実装部材では、端子ピン部及び支持部材ピン部の途中に、抜け止め用の凸部が形成されているので、端子ピン部及び支持部材ピン部が差し込まれた際に凸部が端子部材用穴部又は支持部材用穴部に押し付けられて抜け難くなる。これにより、上下方向だけでなく横方向に対する取り付け強度も向上する。

第４の発明に係る赤外線センサ実装部材は、第１から第３の発明のいずれかにおいて、前記端子ピン部が、前記実装部材本体の厚さ以上の長さに設定されていることを特徴とする。
すなわち、この赤外線センサ実装部材では、端子ピン部が、実装部材本体の厚さ以上の長さに設定されているので、上下方向に差し込む場合に比べて挿入部分の接触面積を増やすことが可能になり、より挿入時の取り付け強度が高くなる。

第５の発明に係る赤外線センサ実装部材は、第１から第４の発明のいずれかにおいて、前記端子部材が、前記端子ピン部の上下の一方に前記端子ピン部の突出方向と逆に延在した端子スリット部を有し、前記実装部材本体が、前記端子スリット部に差し込まれる端子用差し込み部を有していることを特徴とする。
すなわち、この赤外線センサ実装部材では、実装部材本体が、端子スリット部に差し込まれる端子用差し込み部を有しているので、端子ピン部と端子用差し込み部との相互の固定力によってさらに高い取り付け強度を得ることができる。

第６の発明に係る赤外線センサ実装部材は、第１から第５の発明のいずれかにおいて、前記端子部材が、金属板から型抜き加工、エッチング加工又はレーザ加工によって形成された板状であることを特徴とする。
すなわち、この赤外線センサ実装部材では、端子部材が、金属板から型抜き加工、エッチング加工又はレーザ加工によって形成された板状であるので、曲げ加工を用いないため製造コストを軽減可能であると共に、端子ピン部の曲がり等も発生し難く、高い寸法精度を得ることができる。

本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係る赤外線センサ実装部材によれば、端子部材が、側方に突出した端子ピン部を有し、実装部材本体が、側部に端子ピン部が差し込み固定される端子部材用穴部を有しているので、端子部材の高さばらつきが低減されると共に傾きの発生を抑制することができ、さらに上下方向に対する取り付け強度も向上する。これにより、赤外線センサ本体の絶縁性フィルムの平面性が向上し、センサ特性のばらつきが大幅に抑制されると共に、専用の梱包材が不要になり、汎用品が使用可能になって手間や梱包材コストの低減を図ることができる。

本発明に係る赤外線センサ実装部材の一実施形態を示す斜視図である。 本実施形態において、取り付け状態の端子部材を示す一部を破断して要部を拡大した斜視図である。 本実施形態において、赤外線センサ本体を設置した状態を示す赤外線センサ実装部材の正面図である。 本実施形態において、赤外線センサ本体を示す斜視図である。 図１のＡ−Ａ線矢視断面図である。 図１のＢ−Ｂ線矢視断面図である。 本実施形態において、取り付け状態の端子部材を示す要部を拡大した斜視図である。 本実施形態において、取り付け状態の端子部材を示す要部を拡大した平面図である。 本実施形態において、赤外線センサ実装部材を示す平面図である。 本実施形態において、赤外線センサ実装部材を示す底面図である。 本実施形態において、赤外線センサ実装部材を示す正面図である。 本実施形態において、赤外線センサ実装部材を示す側面図である。

以下、本発明に係る赤外線センサ実装部材の一実施形態を、図１から図１２を参照しながら説明する。

本実施形態の赤外線センサ実装部材１は、図１から図４に示すように、絶縁性フィルム２に第１の感熱素子３Ａ，第２の感熱素子３Ｂ及び複数の端子電極４が形成された赤外線センサ本体５を、上部に固定して基板へ実装可能な赤外線センサ実装部材であって、樹脂製の実装部材本体６と、該実装部材本体６に取り付けられ上端部が端子電極４にはんだ付けされると共に下端部が基板への実装時にはんだ付けされる金属製の複数の端子部材７とを備えている。

また、この赤外線センサ実装部材１は、絶縁性フィルム２に端子電極４とは別に複数のはんだ付け部８が形成され、実装部材本体６に取り付けられ上端部がはんだ付け部８にはんだ付けされる金属製の複数の支持部材９を備えている。
本実施形態では、図９から図１２に示すように、実装部材本体６が平面視略長方形状に形成された薄板状のブロック形状であり、４つの端子部材７が４つの角部の近傍に設置され、両側にそれぞれ２つずつ端子部材７が配されている。また、実装部材本体６の長辺側に設置した２つの端子部材７の間に、２つずつ支持部材９が設置されている。すなわち、実装部材本体６の両側にそれぞれ赤外線センサ本体５を支持する部分が４つずつ互いに間隔を空けて設けられ、全部で８箇所で赤外線センサ本体５が支持、固定される。

上記端子部材７は、図５に示すように、側方に突出した端子ピン部７ａを有し、実装部材本体６は、側部に端子ピン部７ａが差し込み固定される端子部材用穴部６ａを有している。すなわち、長く突出した端子ピン部７ａは、長穴形状の端子部材用穴部６ａに差し込まれて嵌め込まれることで固定される。

また、上記支持部材９は、図６に示すように、側方に突出した支持部材ピン部９ａを有し、実装部材本体６は、側部に支持部材ピン部９ａが差し込み固定される支持部材用穴部６ｂを有している。すなわち、支持部材ピン部９ａは、支持部材用穴部６ｂに差し込まれて嵌め込まれることで固定される。
上記端子ピン部７ａの途中には、抜け止め用の凸部７ｂが２つずつ形成されている。また、支持部材ピン部９ａの途中には、抜け止め用の凸部９ｂが２つずつ形成されている。なお、基端側の凸部７ｂ，９ｂは、より抜け難くするために返しのついた鈎形状とされ、実装部材本体６に食い込んだ状態とされる。

端子部材７は、端子ピン部７ａの下に該端子ピン部７ａの突出方向と逆に延在した端子スリット部７ｃを有し、実装部材本体６は、端子スリット部７ｃに差し込まれる端子用差し込み部６ｃを有している。
なお、上記端子スリット部７ｃの基端から端子ピン部７ａの先端までを端子ピン部７ａの長さと規定すると、端子ピン部７ａは、実装部材本体６の厚さ以上の長さに設定されている。
また、支持部材９は、支持部材ピン部９ａの上に支持部材ピン部９ａの突出方向と逆に延在した支持部材スリット部９ｃを有し、実装部材本体６は、支持部材スリット部９ｃに差し込まれる支持部材用差し込み部６ｄを有している。

上記端子スリット部７ｃ及び支持部材スリット部９ｃは、横方向に切り込まれて断面コ字状に形成されている。
端子部材７の下端部は、実装部材本体６に取り付けられた状態で実装部材本体６の両側よりも内側に配されており、全体として傾きが生じ難く設定されている。なお、支持部材９の下端部は、実装部材本体６の下面から突出しないように設定されている。これにより、支持部材９を介して熱が実装基板側に伝えられないようになっている。

端子部材７の上端部及び下端部と支持部材９の上端部とは、はんだ付け用に平坦部とされている。
なお、上記端子部材７及び支持部材９は、金属板から型抜き加工、エッチング加工又はレーザ加工によって形成された板状である。なお、エッチング液によって金属板から所定形状の端子部材７及び支持部材９を得るエッチング加工や、レーザ光照射によって金属板から所定形状の端子部材７及び支持部材９を切り抜くレーザ加工では、型抜き加工よりも微細な形状を高精度に形成可能である。

上記赤外線センサ本体５は、図４に示すように、絶縁性フィルム２と、該絶縁性フィルム２の一方の面（下面）に互いに離間させて設けられた第１の感熱素子３Ａ及び第２の感熱素子３Ｂと、絶縁性フィルム２の一方の面に形成され第１の感熱素子３Ａに接続された導電性金属膜である一対の第１の配線膜１１Ａ及び第２の感熱素子３Ｂに接続された導電性金属膜である一対の第２の配線膜１１Ｂと、第２の感熱素子３Ｂに対向して絶縁性フィルム２の他方の面に設けられた赤外線反射膜１２とを備えている。

また、第１の配線膜１１Ａ及び第２の配線膜１１Ｂには、その一端部にそれぞれ絶縁性フィルム２に形成された一対の接着電極１３が接続されていると共に、他端部にそれぞれ絶縁性フィルム２に形成された端子電極４が接続されている。
なお、上記接着電極１３には、それぞれ対応する第１の感熱素子３Ａ及び第２の感熱素子３Ｂの端子部１４が半田等の導電性接着剤で接着される。

上記絶縁性フィルム２は、ポリイミド樹脂シートで形成され、赤外線反射膜１２、第１の配線膜１１Ａ及び第２の配線膜１１Ｂが銅箔で形成されている。すなわち、これらは、絶縁性フィルム２とされるポリイミド基板の両面に、赤外線反射膜１２、第１の配線膜１１Ａ及び第２の配線膜１１Ｂとされる銅箔のフロート電極がパターン形成された両面フレキシブル基板によって作製されたものである。

上記赤外線反射膜１２は、第２の感熱素子３Ｂの直上に略四角形状で配されている。
この赤外線反射膜１２は、絶縁性フィルム２よりも高い赤外線反射率を有する材料で形成され、銅箔上に金メッキ膜が施されて形成されている。なお、金メッキ膜の他に、例えば鏡面のアルミニウム蒸着膜やアルミニウム箔等で形成しても構わない。この赤外線反射膜１２は、第２の感熱素子３Ｂよりも大きなサイズでこれを覆うように形成されている。

上記第１の感熱素子３Ａ及び第２の感熱素子３Ｂは、両端部に端子部１４が形成されたチップサーミスタである。このサーミスタとしては、ＮＴＣ型、ＰＴＣ型、ＣＴＲ型等のサーミスタがあるが、本実施形態では、第１の感熱素子３Ａ及び第２の感熱素子３Ｂとして、例えばＮＴＣ型サーミスタを採用している。このサーミスタは、Ｍｎ−Ｃｏ−Ｃｕ系材料、Ｍｎ−Ｃｏ−Ｆｅ系材料等のサーミスタ材料で形成されている。

上記実装部材本体６には、第１の感熱素子３Ａ及び第２の感熱素子３Ｂを収納可能な凹部状の空間であり、上面側に開口して一部が底面まで貫通した収納部６ｅ，６ｆが形成されている。
端子部材７と支持部材９とは、その上部が実装部材本体６の上面から一定量だけ突出しており、図３に示すように、これらの上端部にはんだ付けされた赤外線センサ本体５を実装部材本体６から浮かせた状態で支持している。

また、実装部材本体６の端子部材７が挿入される部分には、端子部材７との接触面積を小さくするために、図７及び図８に示すように、端子部材７の端子ピン部７ａ以外の部分であって取り付け強度等の機能的に問題のない箇所に対してクリアランスとして隙間部６ｇを設けている。これによって、端子部材７を介した実装部材本体６への熱の逃げを抑え、赤外線センサ本体５の感度が低下することを抑制している。
また、実装部材本体６の端子部材７が挿入される部分の両側は、端子部材７の外端部よりも突出して形成されている。

このように本実施形態の赤外線センサ実装部材１は、端子部材７が、側方に突出した端子ピン部７ａを有し、実装部材本体６が、側部に端子ピン部７ａが差し込み固定される端子部材用穴部６ａを有しているので、側部に差し込まれた端子ピン部７ａによって上下方向が規制されるピン構造としたことで、端子部材７の高さばらつきが低減されると共に傾きの発生を抑制することができ、さらに上下方向に対する取り付け強度も向上する。

また、支持部材９は、側方に突出した支持部材ピン部９ａを有し、実装部材本体６が、側部に支持部材ピン部９ａが差し込み固定される支持部材用穴部６ｂを有しているので、端子部材７だけでなく、端子部材７と同様に高さ位置精度が高い複数の支持部材９によっても赤外線センサ本体５を支持することで、より高精度に赤外線センサ本体５を支持することができる。

また、端子ピン部７ａ及び支持部材ピン部９ａの途中に、抜け止め用の凸部７ｂ，９ｂが形成されているので、端子ピン部７ａ及び支持部材ピン部９ａが差し込まれた際に凸部７ｂ，９ｂが端子部材用穴部６ａ又は支持部材用穴部６ｂに押し付けられて抜け難くなる。これにより、上下方向だけでなく横方向に対する取り付け強度も向上する。
さらに、端子ピン部７ａが、実装部材本体６の厚さ以上の長さに設定されているので、上下方向に差し込む場合に比べて挿入部分の接触面積を増やすことが可能になり、より挿入時の取り付け強度が高くなる。

また、実装部材本体６が、端子スリット部７ｃに差し込まれる端子用差し込み部６ｃを有しているので、端子ピン部７ａと端子用差し込み部６ｃとの相互の固定力によってさらに高い取り付け強度を得ることができる。
また、端子部材７が、金属板から型抜き加工、エッチング加工又はレーザ加工によって形成された板状であるので、曲げ加工を用いないため製造コストを軽減可能であると共に、端子ピン部７ａの曲がり等も発生し難く、高い寸法精度を得ることができる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

例えば、上記実施形態では、チップサーミスタの第１の感熱素子及び第２の感熱素子を採用しているが、薄膜サーミスタで形成された第１の感熱素子及び第２の感熱素子を採用しても構わない。
なお、感熱素子としては、上述したように薄膜サーミスタやチップサーミスタが用いられるが、サーミスタ以外に焦電素子等も採用可能である。

１…赤外線センサ実装部材、２…絶縁性フィルム、３Ａ…第１の感熱素子、３Ｂ…第２の感熱素子、４…端子電極、５…赤外線センサ本体、６…実装部材本体、６ａ…端子部材用穴部、６ｂ…支持部材用穴部、６ｃ…端子用差し込み部、７…端子部材、７ａ…端子ピン部、７ｂ，９ｂ…凸部、７ｃ…端子スリット部、８…はんだ付け部、９…支持部材、９ａ…支持部材ピン部

Claims (6)

1. 絶縁性フィルムに感熱素子及び複数の端子電極が形成された赤外線センサ本体を、上部に固定して基板へ実装可能な赤外線センサ実装部材であって、
   樹脂製の実装部材本体と、
   該実装部材本体に取り付けられ上端部が前記端子電極にはんだ付けされると共に下端部が基板への実装時にはんだ付けされる金属製の複数の端子部材とを備え、
   前記端子部材が、側方に突出した端子ピン部を有し、
   前記実装部材本体が、側部に前記端子ピン部が差し込み固定される端子部材用穴部を有していることを特徴とする赤外線センサ実装部材。
2. 請求項１に記載の赤外線センサ実装部材において、
   前記絶縁性フィルムに前記端子電極とは別に複数のはんだ付け部が形成され、
   前記実装部材本体に取り付けられ上端部が前記はんだ付け部にはんだ付けされる金属製の複数の支持部材を備え、
   前記支持部材は、側方に突出した支持部材ピン部を有し、
   前記実装部材本体が、側部に前記支持部材ピン部が差し込み固定される支持部材用穴部を有していることを特徴とする赤外線センサ実装部材。
3. 請求項２に記載の赤外線センサ実装部材において、
   前記端子ピン部及び前記支持部材ピン部の途中に、抜け止め用の凸部が形成されていることを特徴とする赤外線センサ実装部材。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の赤外線センサ実装部材において、
   前記端子ピン部が、前記実装部材本体の厚さ以上の長さに設定されていることを特徴とする赤外線センサ実装部材。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の赤外線センサ実装部材において、
   前記端子部材が、前記端子ピン部の上下の一方に前記端子ピン部の突出方向と逆に延在した端子スリット部を有し、
   前記実装部材本体が、前記端子スリット部に差し込まれる端子用差し込み部を有していることを特徴とする赤外線センサ実装部材。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の赤外線センサ実装部材において、
   前記端子部材が、金属板から型抜き加工、エッチング加工又はレーザ加工によって形成された板状であることを特徴とする赤外線センサ実装部材。

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