JPH0750679Y2 - サーモパイル型赤外線センサ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、サーモパイル型赤外線センサの構造に関す
る。

〔従来の技術〕

従来のサーモパイル型赤外線センサの代表的な構造を、
第２図（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。第２図（ａ）
は、この物の断面図であり、第２図（ｂ）は平面図であ
る。基板１の片面に被覆された絶縁膜２が、基板の周辺
部においてはヒートシンク３を構成し、基板１の中央部
に穿孔されたピット４部においてはダイアフラム５を構
成している。ダイアフラム５の中央部には赤外線吸収体
としての黒体６が被着されており、黒体６の周囲には、
ダイアフラム５の上に温接点71を有し、ヒートシンク３
の上に冷接点72を有する互いに直列に接続された多数の
熱電対７からなるサーモパイル70が配設されている。黒
体６に吸収された赤外線は温接点71を加熱し、冷接点と
の温度差により熱起電力を生ずる。

〔考案が解決しようとする課題〕 この構造においては、熱電対７の温接点部71と冷接点部
72との温度差を取り易くするため、ダイアフラム６は、
なるべく熱伝導率が小さい方がよい。しかし、熱伝導率
が小さいダイアフラムを用いると、黒体６が温度測定物
から発せられる赤外線を吸収し蓄えた熱量が、温接点部
71に伝わりにくくなり、感度が低下するという欠点があ
る。

そこで本考案の目的は、高感度のサーモパイル型赤外線
センサを提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

そのため本考案においては、赤外線吸収用の黒体と熱電
対の温接点とを熱伝導率が大きい絶縁体である硬質カー
ボン膜で熱的に結合するようにした。

〔実施例〕

以下、この考案の実施例を説明する。

第１図はこの考案の実施例を示す断面図である。基板１
としてシリコンウエハーを用い、その片面を熱酸化して
二酸化シリコンからなる絶縁膜２を形成した。次に基板
１の中央部をエッチングにより穿孔してピット４を形成
し、ピット部に残った絶縁膜２をダイアフラム５とし
た。ダイアフラム５の中央部には硬質カーボン膜８を被
覆し、その中央部には赤外線吸収用の黒体６として金黒
を被着した。黒体６の周囲には、互いに直列に接続され
た多数の熱電対７からなるサーモパイルを配置した。こ
の場合、熱電対７の温接点71を硬質カーボン膜８の上に
設け、基板１の周辺部に形成されたヒートシンク３の上
に冷接点72を設けた。

本案で採用する硬質カーボン膜とは、炭化水素ガス雰囲
気中でのプラズマ重合処理により形成される水素を結合
した非晶質カーボン膜であり、ダイアモンドに次ぐ硬さ
と電気絶縁性を示すと同時に、銅の約５倍という高い熱
伝導性を示す膜である。

したがって、赤外線を吸収して昇温した黒体６の熱量
は、硬質カーボン膜８を経由して速やかに熱電対７の温
接点71に伝達されると同時に、多数の温接点71相互の温
度差は、硬質カーボン膜８の均熱効果により解消する。

一方、熱電対７の冷接点72が設置されているヒートシン
ク３は、硬質カーボン膜８から隔離されているので、黒
体６からの熱伝導は極めて少なく、熱電対７の両接点7
1、72間には大きな温度勾配が生じ、大きな熱起電力が
発生する。

〔考案の効果〕

以上説明したように、本考案のサーモパイル型赤外線セ
ンサにおいては、応答性と感度が同時に改善される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案のサーモパイル型赤外線センサの構造を
示す断面図であり、第２図は従来のサーモパイル型赤外
線センサの構造を示す断面図および平面図である。 １……基板、２……絶縁膜、３……ヒートシンク、４…
…ピット、５……ダイアフラム、６……黒体、７……熱
電対、71……温接点、72……冷接点、８……硬質カーボ
ン膜。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】基板の片面に被覆された絶縁膜が基板の周
   辺部においてはヒートシンクを、基板の中央部に穿孔さ
   れたピット部においてはダイアフラムを構成しており、
   ダイアフラムの中央部には硬質カーボン膜が積層され、
   硬質カーボン膜の中央部には赤外線吸収体としての黒体
   が被着され、さらに黒体の周囲には硬質カーボン膜上に
   温接点を有し、ヒートシンク上に冷接点を有する互いに
   直列に接続された多数の熱電対からなるサーモパイルが
   配設されていることを特徴とするサーモパイル型赤外線
   センサ。