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JP2963348B2 - 焦電センサ素子とその製造方法 - Google Patents

焦電センサ素子とその製造方法

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Publication number
JP2963348B2
JP2963348B2 JP24874294A JP24874294A JP2963348B2 JP 2963348 B2 JP2963348 B2 JP 2963348B2 JP 24874294 A JP24874294 A JP 24874294A JP 24874294 A JP24874294 A JP 24874294A JP 2963348 B2 JP2963348 B2 JP 2963348B2
Authority
JP
Japan
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metal thin
thin film
sensor element
substrate
divided
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP24874294A
Other languages
English (en)
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JPH0886692A (ja
Inventor
和雄 野村
慎一郎 森
康治 横田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
HOKURIKU DENKI KOGYO KK
Original Assignee
HOKURIKU DENKI KOGYO KK
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Publication date
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  • Radiation Pyrometers (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、焦電効果を利用して
赤外線を電気信号に変換する焦電センサ素子とその製造
方法及び焦電センサ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、例えば焦電型赤外線センサ素子の
いわゆるデュアルタイプのものは、図8に示すように、
焦電効果のあるセラミック基板1の表面に、凹字状の電
極2をマトリクス状に蒸着し、裏面には表面の凹字状の
電極2に両端部に対応して各々電極3が蒸着され、これ
らの電極形成後に電極2毎に分割線4で分割してセンサ
素子5が形成されていた。このセンサ素子5は、約5m
m四方の正方形に形成され、受光窓を有したケース内
に、このセンサ素子からの出力信号をインピーダンス変
換するFET等とともに収容されていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の技術の場合、センサ素子5を形成するセラミック基
板1から効率よくセンサ素子5を形成しているとは言え
ず、センサ素子自体にも無駄なスペースがあった。従っ
て、セラミック基板1の使用効率が悪く、センサ素子の
小型化及びコストダウンの妨げとなっているものであっ
た。
【0004】この発明は上記従来の技術の問題点に鑑み
て成されたもので、簡単な構成で、小型のセンサ素子を
効率よく形成することができる焦電センサ素子とその製
造方法及び焦電センサ装置を提供することを目的とす
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明は、焦電効果の
あるPZT等の長方形のセンサ基板表面に、長方形の短
辺側の両端部をわずかにあけて金属薄膜が形成され、こ
のセンサ基板の裏面には、上記表面側の金属薄膜と一部
が上記センサ基板を挟んで対面するように、基板中央部
で分かれて、長方形の短辺側の両端部に互いに独立した
電極が金属薄膜により形成されている焦電センサ素子で
ある。
【0006】またこの発明は、焦電効果のある基板表面
に所定間隔でストライプ状に金属薄膜を形成し、同様に
裏面にも所定間隔でストライプ状に金属薄膜を形成し、
上記表面の金属薄膜と裏面の金属薄膜とが互いに各スト
ライプ間の隙間に対面する位置に形成され、この基板
を、上記表面側の金属薄膜の間の部分でその金属薄膜と
平行に分割し裏面側の金属薄膜を各々2分割するように
分割するとともに、この金属薄膜の長手方向と直角方向
にも上記基板を分割し、分割後の状態で上記金属薄膜の
長手方向の辺が短辺となる長方形のセンサ素子を形成す
る焦電センサ素子の製造方法である。また、この発明
は、上記焦電センサ素子を、ケース体を構成する円板状
の金属製底板と、これを覆う円筒状の金属製キャップ内
に収容し、この金属製キャップには、上面中央部に受光
窓が形成され、この受光窓に赤外線入射フィルターが取
り付けられ、上記センサ素子は上記キャップ内で支柱に
より支持され、回路基板との間の電気的接続が図られて
いる焦電センサ装置である。
【0007】
【作用】この発明の焦電センサ素子とその製造方法は、
一枚の基板から効率良く焦電センサ素子を多数分割して
取ることができ、センサ素子自体も小型化するものであ
る。
【0008】
【実施例】以下この発明の一実施例について図面に基づ
いて説明する。この実施例の焦電センサ素子5は、図
1、図2に示すように、PZTやPT等の強誘電体セラ
ミックスのセンサ基板6の表面に、Ni、CrやAgの
金属薄膜7が形成されている。この金属薄膜7は、図1
(A)に示すように、長方形のセンサ基板6の短辺側の
両端部をあけて形成されている。また、このセンサ基板
6の裏面には、図1(B)に示すように、基板中央部を
あけて、長方形の短辺側の両端部に互いに独立した電極
となる金属薄膜8が形成されている。このセンサ基板6
は、長辺と短片の比率が約2:1である。
【0009】この焦電センサ素子5の製造方法は、先
ず、センサ素子5を分割して多数得るためのセラミック
基板1を形成し、分極処理を施した後、このセラミック
基板1の表面側に、図3に示すマスク30を置いて、金
属薄膜7を蒸着させる。同様に裏面にも、図4に示すマ
スク32を用いて、電極材料である金属薄膜8を蒸着さ
せる。マスク30,32には、各々に金属薄膜7,8を
形成するための開口部34,36が形成され、また、位
置合わせ用の透孔38も、各々に形成されている。これ
により、所定間隔でストライプ状に金属薄膜7,8が形
成される。この金属薄膜7,8は、表面の金属薄膜7と
裏面の金属薄膜8とが互いに各ストライプ間の隙間に対
面する位置に形成される。
【0010】この後、基板1を個々のセンサ素子5毎に
分割する。分割方法は、表面側の金属薄膜7の間の部分
でその金属薄膜7と平行に分割し、裏面側の金属薄膜8
を各々2分割するように分割する。さらに同時に、この
金属薄膜7の長手方向と直角方向にも基板1を分割し、
分割後のセンサ素子5は、図1に示すように、金属薄膜
7,8の長手方向の辺が、短辺となる長方形に形成され
る。
【0011】この実施例の焦電センサ素子5は、図5、
図6に示すように、ケース体を構成する円板状の金属製
底板であるハーメチックベース10と、これを覆う円筒
状のハーメチック用金属製キャップ12内に収容され
る。キャップ12には、上面中央部に受光窓16が形成
され、この受光窓16には、赤外線入射フィルター17
が取り付けられている。
【0012】ハーメチックベース10上には、図5、図
6に示すセラミック基板20が載置され、このセラミッ
ク基板20の表面に形成された回路パターン18に、抵
抗体21やFET22がハンダ付けされて取り付けられ
ている。さらに、セラミック基板20上には、センサ素
子5を支持した一対の金属製の支柱24の基端部がハン
ダにより固定され、回路パターン18に接続している。
支柱24は、例えば、銅の丸棒にハンダメッキしたもの
で、センサ素子5を2本の支柱24により支持し、さら
に、センサ素子5とセラミック基板20との間の電気的
接続も図っている。また、センサ素子5は、支柱24の
先端部に載置されて、例えばエポキシ樹脂に銀等を混合
させた導電性接着剤26により固定されている。
【0013】ハーメチックベース10とセラミック基板
20の周縁部には、3本のリード端子28が貫通してい
る。リード端子28は、センサ素子5を支持した支柱2
4とは別体で、ハーメチックベース10とセラミック基
板20に貫通して、その先端部が、ハンダ30によりセ
ラミック基板20上の回路パターン18に接続されると
ともにセラミック基板20に固定されている。そして、
セラミック基板20上の回路パターン18を介して、セ
ラミック基板20上のFET22等につながっている。
【0014】キャップ12は、その周縁部がハーメチッ
クベース10の周縁部に、抵抗溶接され、完全に内部が
密封される。そして、ケース体内部には、窒素ガスが充
填され、外部環境の変化による特性変動の影響が抑制さ
れる。
【0015】この実施例の焦電センサ素子の動作は、先
ず、センサ素子5の視野内に赤外線放射体がない場合、
センサ素子5からの出力信号は、ノイズのみであり、検
知信号は出力されない。一方、センサ素子5の視野内を
人等の赤外線放射体が通り過ぎた場合、センサ素子5か
らの出力信号は、人が入った時及び出たときで、各々プ
ラスマイナスに振れる。そして、FET22により所定
のレベルにインピーダンス変換された検知信号が、リー
ド端子28から出力される。
【0016】この実施例の焦電センサ素子によれば、セ
ンサ素子5がセラミック基板1から効率よく分割されて
多数取ることができ、1枚のセラミック基板1から取る
ことができる焦電センサ素子5の数が大幅に増え、コス
トダウンに寄与するとともに、センサ装置の小型化にも
大きく寄与するものである。なお、センサ素子5の大き
さは適宜選択可能なものであり、電極である金属薄膜の
数、形状または幅も適宜設定可能である。
【0017】次にこの発明の焦電センサ素子の他の実施
例について図7に基づいて説明する。ここで上述の実施
例と同様の部材は同一の符号を付して説明を省略する。
この実施例では、焦電効果のある長方形のセンサ基板6
の表面の一部に、金属薄膜7が形成され、このセンサ基
板6の裏面にも、このセンサ基板6を挟んでこの金属薄
膜7と対面する位置に金属薄膜8による電極が形成され
ている。この金属薄膜7,8は少なくとも一部が、セン
サ基板6を挟んで表裏面で重なり合えば良いもので、そ
の大きさや数は適宜設定可能なものである。
【0018】この実施例の焦電センサ素子の製造方法
は、焦電効果のある基板1の表面に所定間隔でストライ
プ状に金属薄膜7を形成し、同様に裏面にも所定間隔で
ストライプ状に金属薄膜8を形成する。このとき、表面
の金属薄膜7と裏面の金属薄膜8とが互いにその一部が
センサ基板6を挟んで対面するように形成する。そし
て、金属薄膜7,8のストライプの長手方向と平行な方
向に、この金属薄膜7,8を各々分割する。さらに、こ
の金属薄膜7,8の長手方向と直角方向にも基板1を分
割し、分割後の状態で金属薄膜7,8の長手方向の辺が
短辺となる長方形のセンサ素子5を形成する。
【0019】この実施例の焦電センサ素子によっても上
記実施例と同様の効果が得られ、さらに、デュアルタイ
プ以外の焦電センサ素子にも利用可能なものである。
【0020】
【発明の効果】この発明の焦電センサ素子は、簡単な構
成で、多数個取りの基板からセンサ素子を分割して多数
取ることができ、無駄がなくコストダウンに寄与すると
ともに、センサ装置の小型化も図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例の焦電センサ素子の表面
(A)と裏面(B)を示す図である。
【図2】この実施例の焦電センサ素子を得るセラミック
基板の部分破断平面図である。
【図3】この実施例の焦電センサ素子を得る表面側の蒸
着用のマスクの平面図である。
【図4】この実施例の焦電センサ素子を得る裏面側の蒸
着用のマスクの平面図である。
【図5】この実施例の焦電センサ素子を取りつけたセン
サ装置の斜視図である。
【図6】この実施例の焦電センサ装置の縦断面図であ
る。
【図7】この発明の他の実施例の焦電センサ素子の平面
図である。
【図8】従来の焦電センサ素子の平面図である。
【符号の説明】
1 基板 5 センサ素子 6 センサ基板 7,8 金属薄膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−187918(JP,A) 特開 昭58−66828(JP,A) 特開 平6−147979(JP,A) 特開 平4−116430(JP,A) 特開 昭61−88118(JP,A) 実開 平4−59428(JP,U) 実開 平2−141833(JP,U) 実開 平4−59428(JP,U) 実開 平4−116373(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01J 1/02 G01J 5/02

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 焦電効果のある長方形のセンサ基板表面
    長手方向両端部をあけて全面に金属薄膜が形成され、
    このセンサ基板の裏面には、このセンサ基板の長手方向
    中央部をあけて互いに離間した一対の金属薄膜による電
    極が形成されてた焦電センサ素子。
  2. 【請求項2】 焦電効果のある長方形のセンサ基板の
    方の面に長手方向の一方の端部をあけて全面に金属薄膜
    による一つの電極が形成され、他方の面には上記一方の
    端部とは反対側の他方の端部をあけて金属薄膜による電
    極が形成された焦電センサ素子。
  3. 【請求項3】 焦電効果のある個々のセンサ素子基板に
    分割される大型の基板表面に所定間隔でストライプ状に
    金属薄膜を形成し、同様に裏面にも所定間隔でストライ
    プ状に金属薄膜を形成し、上記表面の金属薄膜と裏面の
    金属薄膜とが互いにその一部が上記センサ基板を挟んで
    対面し、この基板を、上記表面側の金属薄膜のストライ
    プの間であって上記裏面の金属薄膜を長手方向に沿って
    分割する位置で、各金属薄膜毎に長手方向に分割すると
    ともに、この金属薄膜の長手方向と直角方向にも上記基
    板を分割し、個々のセンサ素子基板に分割後の状態で、
    上記大型の基板上での金属薄膜の長手方向の辺が、上記
    センサ素子基板の短辺となるように分割する焦電センサ
    素子の製造方法。
  4. 【請求項4】 焦電効果のある個々のセンサ素子基板に
    分割される大型の基板表面に所定間隔でストライプ状に
    金属薄膜を形成し、同様に裏面にも所定間隔でストライ
    プ状に金属薄膜を形成し、上記表面の金属薄膜と裏面の
    金属薄膜とが互いに各ストライプの長手方向に対して直
    角方向にずれて対面して形成され、この大型の基板を、
    上記表面側の金属薄膜とその隣の上記金属薄膜との間の
    部分とを交互に長手方向に切断し、金属薄膜の長手方向
    と直角方向にも上記基板を分割し、個々のセンサ素子基
    板に分割後の状態で、上記大型の基板上での上記金属薄
    膜の長手方向の辺が、上記センサ素子基板の短辺となる
    ように分割する焦電センサ素子の製造方法。
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