JPH0533037U - 焦電型赤外線検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ［目的］赤外線センサーに使用する焦電素子の放熱を小
さくして性能劣化を防止する。 ［構成］素子を導線で吊り下げることにより放熱を小さ
くした。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、焦電素子の固定構造を改良した焦電型赤外線検出器に関する。

【０００２】

【従来の技術】

焦電体、赤外放射エネルギーを吸収して分極変化に伴う表面電荷を生じること から赤外線センサーとして利用されており、焦電材料としてチタン酸ジルコン酸 鉛系（ＰＺＴ系）の磁器が広く用いられている。このＰＺＴ系材料からなる焦電 素子を焦電型赤外線検出器として放射温度計のような温度計測器にセットする場 合には、受光面と裏面との両面に電極膜を蒸着した焦電素子を、中心部に孔を設 けたディスク状アルミナ基板の面に重ね、焦電素子の対向周縁部を導電性接着剤 等により固着する固定構造が採られる。

【０００３】 この場合において、焦電素子の放熱が大きいと性能が劣化するため、その対策 として熱伝導率の低い基板を使用する方法，素子と基板を同材質で作る方法（特 開昭６４−３２１２７），熱伝導率の低い基板を使用した上で該基板に穴を穿つ 方法（特開平２−６２９２３），基板の厚さを薄くする方法（特開昭６０−１２ ８３１２），基板の中央部分に貫通領域を設けた上で感応領域の基板の厚さを薄 くする方法（特開昭６２−１１９４１９），基板上の四隅に突出する断熱パター ンを形成させ、該パターン上に素子を取り付ける方法（特開昭５９−１１２２３ ６），素子を宙づり状態にして、支持体端部でのみ素子を固定する方法（特開昭 ５９−３２８２８）が提案されている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかしこれらの方法では製作上の問題と性能上の問題の両者を解決することは 困難で、例えば基板の厚さを薄くするような方法では材料特性的な面から限度が あり，基板に穴を穿って素子を宙づりにする場合には素子の固定法が問題となる 。基板上に突出部を設けたり、端部のみで固定する方法では安定性の確保が不十 分になり易く、また突起部分の製作が面倒である。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

これらの問題点を解決し、素子の性能を保持するための本発明の技術的手段は 、基板の中央部に穴を穿ち、該穴をまたぐようにして２本の導線、好ましくは中 空導線を互いに平行になる状態で架け渡し、該導線上に素子を固定するものであ る。かかる方法を採用する理由は基板の製作を容易にするためと同時に素子と導 線の接触面積をできるだけ小さくした上で、安定性を確保するためである。

【０００６】

【作用】

導線上の素子は導線と線的に接触しているため、放熱が少なくかつ極めて安定 性が良好である。

【０００７】

【実施例】

以下、本考案を図示の実施例にしたがって説明する。図１は中央部に素子より 大きな４ｍｍの角穴（２）を穿った直径１２ｍｍ，厚さ０．６ｍｍのアルミナ基 板を示したものである。 図２はこの基板に導電ペーストを使用して受光面側にパターン（３）を形成し た状態を示したもので、パターン（３）は素子から発生する信号を取り出すため のものである。

【０００８】 図３は該形成した導電パターン上に銅等の材質からなる２本の導電性線材（４ ），（５）を張り渡した状態を示したもので、線材は導電性ペースト等で固定し ておく。 図４は２本の平行線材の間に、両面に電極（７），（１２）を形成した素子（ １１）を導電性接着剤，絶縁性接着剤で固定した状態を示したものである。 図５は図４の状態を裏から見た状態を示したものである。 図６は本考案の焦電体を基板上に取り付けた状態を横から見た状態を示したもの である。

【０００９】 式（１）は電圧感度（Ｒｖ）と熱放射能（Ｇ）の理論的関係を表したものであ って、以下に述べるようにして計算したＲｖから式（１）にしたがって相対的に Ｇを求めて比較する。なおＧの値が小さいほどセンサー性能は有利である。 Ｒｖ＝ηωγＡＲ／｛（１＋ω^２＋Υｅ^２１／２×（１＋ω^２＋Υｔ^２）^１／２ ×Ｃ （１） 式（１）における符号はそれぞれ次のような意味を表している。

【００１０】 Ｒｖ 電圧感度 （Ｖ／Ｗ） η 輻射率 ω 角周波数 （１／秒） γ 焦電係数 （クーロン／ｃｍ^２・Ｋ） Ａ 受光面の面積 （ｃｍ^２） Ｒ 焦電体等価回路の負荷 （ω） Υｅ 電気時定数 （＝ＲＣ） （秒） Ｃ 焦電体の静電容量 （ファラッド） Υｔ 熱時定数 （＝Ｈ／Ｇ） （秒） Ｈ 熱容量 （＝Ａｄρｃ） （カロリー／絶対温度 Ｋ） ｄ 焦電体の厚さ （ｃｍ） ρ 焦電体の密度 （ｇ／ｃｍ^３） ｃ 質量比熱 （カロリー／Ｋ・ｇ） Ｇ 熱放射能 （ジュール／Ｋ・秒）

【００１１】 素子前面にチョッパーを置いて、本考案の基板を適当な抵抗とＦＥＴ（電界効 果型トランジスター）に接続し、素子に１Ｈｚに変調した赤外線を照射したとき の素子からの出力電圧をロックインアップを通して測定し、このときの出力電圧 と入射した赤外線パワーの比である電圧感度（Ｒｖ）を式（１）により求める。

【００１２】 入射パワー（Ｉω）＝０．００００４３Ｗの赤外線を照射したとき、本考案の ように素子を吊り下げた場合の電圧感度は９８８Ｖ／Ｗであったのに対して、基 板に直接接触させた場合には５００Ｖ／Ｗてあった。 このＲｖを式（１）からＧに換算すると本考案のＧは０．００１０Ｊ／Ｋ・Ｓで あるのに対して、直接接触方式のＧは０．００２３Ｊ／Ｋ・Ｓで、本考案の吊り 下げ方式には顕著な効果が認められた。（ここでＷはワット，Ｖは電圧，Ｊはジ ュール，Ｋは絶対温度，Ｓは秒である）

【００１３】

【考案の効果】

素子が線接触状態で基板に接触しているため、放熱が最小限に抑えられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る基板の平面図である。

【図２】本考案に係る基板上にパターンを形成した状態
を示す平面図である。

【図３】本考案に係る基板のパターン上に線材を張り渡
した状態を示す平面図である。

【図４】本考案に係る基板のパターン上の線材に電極素
子を付設した状態を示す平面図である。

【図５】図４の状態を基板の裏から見た状態の裏面図で
ある。

【図６】本考案に係る焦電体を基板に取り付けた状態の
側面図である。

【符号の説明】

１ 基板（表面） ２ 貫通穴 ３ パターン ４ 導線 ５ 導線 ６ 導電性ペースト ７ 電極 ８ 絶縁性接着剤 ９ 導電性接着剤 １０ 基板（裏面） １１ 焦電体 １２ 電極 １３ リード線 １４ 接着剤

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板の中心部に焦電体より大きな孔を穿
   ち、孔の上面部を横断するように２本の導線を平行に張
   り渡し、孔の中心部に素子が位置するように、前記２本
   の導線で素子を固定することを特徴とする焦電型赤外線
   検出器。