JPH11132855A - 焦電型赤外線センサ - Google Patents
焦電型赤外線センサInfo
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- JPH11132855A JPH11132855A JP9301496A JP30149697A JPH11132855A JP H11132855 A JPH11132855 A JP H11132855A JP 9301496 A JP9301496 A JP 9301496A JP 30149697 A JP30149697 A JP 30149697A JP H11132855 A JPH11132855 A JP H11132855A
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- infrared
- pyroelectric
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- opening
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- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は焦電体により赤外線を検出する焦電
型赤外線センサに関するものであり、周囲の温度変化に
対し誤報がない焦電型赤外線センサを実現することを目
的とする。 【解決手段】 開口部2を有する封止体1と、この封止
体1の開口部2に封着された赤外線入射窓3と、Mgo
単結晶基板5と、この基板5上に下部電極6a,6bを
設け、この下部電極6a,6b上に同一形状の焦電体7
a,7bを設け、この焦電体7a,7b上に赤外線吸収
効果を有する受光電極8a,8bを設けた赤外線検出部
4と、上記赤外線検出部4が接する基板の表層部に有す
る空洞11と、上記赤外線検出部4を保持し、引き出し
電極を有する固定台13より構成され、上記赤外線検出
部4の曲げの中立軸19が焦電体7a,7bの膜厚のほ
ぼ半分の厚さに存在する構成を有している。
型赤外線センサに関するものであり、周囲の温度変化に
対し誤報がない焦電型赤外線センサを実現することを目
的とする。 【解決手段】 開口部2を有する封止体1と、この封止
体1の開口部2に封着された赤外線入射窓3と、Mgo
単結晶基板5と、この基板5上に下部電極6a,6bを
設け、この下部電極6a,6b上に同一形状の焦電体7
a,7bを設け、この焦電体7a,7b上に赤外線吸収
効果を有する受光電極8a,8bを設けた赤外線検出部
4と、上記赤外線検出部4が接する基板の表層部に有す
る空洞11と、上記赤外線検出部4を保持し、引き出し
電極を有する固定台13より構成され、上記赤外線検出
部4の曲げの中立軸19が焦電体7a,7bの膜厚のほ
ぼ半分の厚さに存在する構成を有している。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は焦電体により赤外線
を検出する焦電型赤外線センサに関するものである。
を検出する焦電型赤外線センサに関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、焦電型赤外線センサは非接触で物
体の検知や温度検出ができる点を活かして、電子レンジ
の調理物の温度測定、エアコンの室内温度制御、あるい
は自動ドア、警報装置での人体検知等に利用されてお
り、今後その利用範囲は拡大していくと見られる。
体の検知や温度検出ができる点を活かして、電子レンジ
の調理物の温度測定、エアコンの室内温度制御、あるい
は自動ドア、警報装置での人体検知等に利用されてお
り、今後その利用範囲は拡大していくと見られる。
【0003】焦電型赤外線センサは、LiTaO3結晶
等の焦電効果を利用したものである。焦電体は自発分極
を有しており常に表面電荷が発生しているが、大気中に
おける定常状態では大気中の電荷と結びついて電気的に
中性を保っている。これに赤外線が入射すると焦電体の
温度が変化し、これに伴い表面の電荷状態も中性状態が
壊れて変化する。この時表面に発生する電荷を検出し、
赤外線入射量を測定するのが赤外線センサである。一般
に物体はその温度に応じた赤外線を放出しており、この
焦電型赤外線センサを用いることにより物体の存在や温
度を検知できる。
等の焦電効果を利用したものである。焦電体は自発分極
を有しており常に表面電荷が発生しているが、大気中に
おける定常状態では大気中の電荷と結びついて電気的に
中性を保っている。これに赤外線が入射すると焦電体の
温度が変化し、これに伴い表面の電荷状態も中性状態が
壊れて変化する。この時表面に発生する電荷を検出し、
赤外線入射量を測定するのが赤外線センサである。一般
に物体はその温度に応じた赤外線を放出しており、この
焦電型赤外線センサを用いることにより物体の存在や温
度を検知できる。
【0004】図12は従来の焦電型赤外線センサを示す
概略図を示す。図12において封止体1は外乱光や電磁
ノイズを遮断するものであり、例えばFeまたはコバー
ルまたはSiにより構成される。上記封止体1は開口部
2を有し、赤外線を上記封止体1に導く入り口となる。
赤外線入射窓3は上記開口部2に取り付けられており、
赤外線を透過し上記封止体1内に導くものであり、例え
ばSiまたは表面にGeおよびZnSで作成されたフィ
ルタが設けられたSiにより構成されている。
概略図を示す。図12において封止体1は外乱光や電磁
ノイズを遮断するものであり、例えばFeまたはコバー
ルまたはSiにより構成される。上記封止体1は開口部
2を有し、赤外線を上記封止体1に導く入り口となる。
赤外線入射窓3は上記開口部2に取り付けられており、
赤外線を透過し上記封止体1内に導くものであり、例え
ばSiまたは表面にGeおよびZnSで作成されたフィ
ルタが設けられたSiにより構成されている。
【0005】赤外線検出部4は図13,図14に示すよ
うにデュアルエレメントタイプの場合で、(100)M
go単結晶基板5上にPtにより膜厚200nmの下部
電極6a,6bを設け、この下部電極6a,6b上に同
一形状の膜厚2μmのランタンを含有したチタン酸鉛を
材料とする焦電体7a,7bを設け、この焦電体7a,
7b上に赤外線吸収効果を有する膜厚20nm受光電極
8a,8bが設けられており、この受光電極8a,8b
の極性は逆極性となるように接続されている。最表面に
は上記受光電極8a,8bを保護するためにポリイミド
で保護膜9を膜厚1μmに形成し、下部電極6a,6b
と受光電極8a,8bの間には層間絶縁のため絶縁膜1
0を設け、上記赤外線検出部4が接する基板の表層部に
空洞11を有し、空洞11を作成するために赤外線検出
部4の周りにエッチング穴12を有した構成である。ま
た赤外線検出部4は、引き出し電極を有する固定台13
に保持されている。
うにデュアルエレメントタイプの場合で、(100)M
go単結晶基板5上にPtにより膜厚200nmの下部
電極6a,6bを設け、この下部電極6a,6b上に同
一形状の膜厚2μmのランタンを含有したチタン酸鉛を
材料とする焦電体7a,7bを設け、この焦電体7a,
7b上に赤外線吸収効果を有する膜厚20nm受光電極
8a,8bが設けられており、この受光電極8a,8b
の極性は逆極性となるように接続されている。最表面に
は上記受光電極8a,8bを保護するためにポリイミド
で保護膜9を膜厚1μmに形成し、下部電極6a,6b
と受光電極8a,8bの間には層間絶縁のため絶縁膜1
0を設け、上記赤外線検出部4が接する基板の表層部に
空洞11を有し、空洞11を作成するために赤外線検出
部4の周りにエッチング穴12を有した構成である。ま
た赤外線検出部4は、引き出し電極を有する固定台13
に保持されている。
【0006】ここで赤外線検出部4の曲げの中立軸は焦
電体7a,7bの膜厚の半分より0.15μm程度下部
電極6a,6b側にずれている。
電体7a,7bの膜厚の半分より0.15μm程度下部
電極6a,6b側にずれている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】この焦電型赤外線セン
サは、照明や空調機器等の家庭商品に用いられるため周
囲の温度変化に対し、赤外線検出部4の電荷の突発的放
電による誤報がないことが強く求められている。LiT
aO3結晶等を材料とする焦電体7a,7bは圧電体で
もあるため周囲の温度変化に対し、赤外線検出部4が熱
応力を受け曲げが生じると、焦電体7a,7b内部には
曲げによる引張応力により生じる圧電電流と、圧縮応力
により生じる圧電電流が発生する。この時、引張応力お
よび圧縮応力は赤外線検出部4の構成によって決まる焦
電体7a,7bの中立軸からの距離によるため、中立軸
が焦電体7a,7bの膜厚の半分の厚さの位置でない場
合は引張応力と圧縮応力の合成により生じる圧電電流に
より、電荷の突発的放電が発生することになる。
サは、照明や空調機器等の家庭商品に用いられるため周
囲の温度変化に対し、赤外線検出部4の電荷の突発的放
電による誤報がないことが強く求められている。LiT
aO3結晶等を材料とする焦電体7a,7bは圧電体で
もあるため周囲の温度変化に対し、赤外線検出部4が熱
応力を受け曲げが生じると、焦電体7a,7b内部には
曲げによる引張応力により生じる圧電電流と、圧縮応力
により生じる圧電電流が発生する。この時、引張応力お
よび圧縮応力は赤外線検出部4の構成によって決まる焦
電体7a,7bの中立軸からの距離によるため、中立軸
が焦電体7a,7bの膜厚の半分の厚さの位置でない場
合は引張応力と圧縮応力の合成により生じる圧電電流に
より、電荷の突発的放電が発生することになる。
【0008】本発明はこのような家庭商品に用いられる
ように周囲の温度変化に対し誤報がない焦電型赤外線セ
ンサを提供することを目的とする。
ように周囲の温度変化に対し誤報がない焦電型赤外線セ
ンサを提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明は、赤外線検出部の曲げの中立軸が焦電体の膜
厚のほぼ半分の厚さとしたものである。
に本発明は、赤外線検出部の曲げの中立軸が焦電体の膜
厚のほぼ半分の厚さとしたものである。
【0010】この発明によれば家庭商品に用いられるよ
うに周囲の温度変化に対し、誤報がない焦電型赤外線セ
ンサを提供することができる。
うに周囲の温度変化に対し、誤報がない焦電型赤外線セ
ンサを提供することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の請求項1記載の発明は、
少なくとも開口部を有する封止体と、この封止体の開口
部に封着された赤外線入射窓と、少なくとも単結晶から
なる基板と、この基板上に設けた下部電極上に同一形状
の焦電体を設けかつこの焦電体上に赤外線吸収効果を有
する受光電極を設けた赤外線検出部と、この赤外線検出
部が接する基板の表層部に設けた空洞と、上記赤外線検
出部を保持し引き出し電極を有する固定台より構成さ
れ、上記赤外線検出部の曲げの中立軸が焦電体の膜厚の
ほぼ半分の厚さに存在するものであり、これにより、周
囲の温度変化に対し赤外線検出部が熱応力を受け曲げが
生じた場合でも、曲げの中立軸が焦電体の膜厚の半分の
位置にあるため、曲げによる引張応力により生じる圧電
電流と、圧縮応力により生じる圧電電流の絶対値が同一
となるため内部的にキャンセルされ、結果圧電による電
荷の突発的放電が発生しないという作用を有する。
少なくとも開口部を有する封止体と、この封止体の開口
部に封着された赤外線入射窓と、少なくとも単結晶から
なる基板と、この基板上に設けた下部電極上に同一形状
の焦電体を設けかつこの焦電体上に赤外線吸収効果を有
する受光電極を設けた赤外線検出部と、この赤外線検出
部が接する基板の表層部に設けた空洞と、上記赤外線検
出部を保持し引き出し電極を有する固定台より構成さ
れ、上記赤外線検出部の曲げの中立軸が焦電体の膜厚の
ほぼ半分の厚さに存在するものであり、これにより、周
囲の温度変化に対し赤外線検出部が熱応力を受け曲げが
生じた場合でも、曲げの中立軸が焦電体の膜厚の半分の
位置にあるため、曲げによる引張応力により生じる圧電
電流と、圧縮応力により生じる圧電電流の絶対値が同一
となるため内部的にキャンセルされ、結果圧電による電
荷の突発的放電が発生しないという作用を有する。
【0012】請求項2に記載の発明は、少なくとも開口
部を有する封止体と、この封止体の開口部に封着された
赤外線入射窓と、少なくとも単結晶からなる基板と、こ
の基板上に設けた複数個の下部電極上に同一形状で複数
個の焦電体を設けかつこの焦電体上に赤外線吸収効果を
有する複数個の受光電極を設けてこの受光電極の極性が
逆極性となるように接続された赤外線検出部と、上記赤
外線検出部が接する基板の表層部に設けた空洞と、上記
赤外線検出部を保持し引き出し電極を有する固定台より
構成され、上記空洞の底面と下部電極の間隔がほぼ一定
であるもので、赤外線検出部の裏面から空洞の底面への
熱放射は距離の累乗に反比例する関係にあり、極性が逆
極性である各素子から空洞の底面までの距離が等距離で
あれば各素子からの熱放射が均一となるため各素子の温
度が均一となり、素子の温度上昇が同一となる。これに
より、周囲の温度変化に対し、逆極性で発生する焦電電
流の絶対値が同一となるため内部的にキャンセルされ、
結果電荷の突発的放電が発生しないという作用を有す
る。
部を有する封止体と、この封止体の開口部に封着された
赤外線入射窓と、少なくとも単結晶からなる基板と、こ
の基板上に設けた複数個の下部電極上に同一形状で複数
個の焦電体を設けかつこの焦電体上に赤外線吸収効果を
有する複数個の受光電極を設けてこの受光電極の極性が
逆極性となるように接続された赤外線検出部と、上記赤
外線検出部が接する基板の表層部に設けた空洞と、上記
赤外線検出部を保持し引き出し電極を有する固定台より
構成され、上記空洞の底面と下部電極の間隔がほぼ一定
であるもので、赤外線検出部の裏面から空洞の底面への
熱放射は距離の累乗に反比例する関係にあり、極性が逆
極性である各素子から空洞の底面までの距離が等距離で
あれば各素子からの熱放射が均一となるため各素子の温
度が均一となり、素子の温度上昇が同一となる。これに
より、周囲の温度変化に対し、逆極性で発生する焦電電
流の絶対値が同一となるため内部的にキャンセルされ、
結果電荷の突発的放電が発生しないという作用を有す
る。
【0013】請求項3に記載の発明は、少なくとも開口
部を有する封止体と、この封止体の開口部に封着された
赤外線入射窓と、少なくとも単結晶からなる基板と、こ
の基板上に設けた複数個の下部電極上に同一形状で複数
個の焦電体を設けかつこの焦電体上に赤外線吸収効果を
有する複数個の受光電極を設けてこの受光電極の極性が
逆極性となるように接続された赤外線検出部と、この赤
外線検出部が接する基板の表層部に設けた空洞と、上記
赤外線検出部を保持し引き出し電極を有する固定台より
構成され、上記空洞が上記基板の裏面に貫通しているも
ので、赤外線検出部の裏面から空洞の底面への熱放射は
距離の累乗に反比例する関係にあり、空洞が基板の裏面
に貫通していることにより、熱放射量は非常に小さくな
り、極性が逆極性である各素子からの熱放射が均一とな
るため各素子の温度が均一となり、素子の温度上昇が同
一となる。これにより、周囲の温度変化に対し、逆極性
で発生する焦電電流の絶対値が同一となるため内部的に
キャンセルされ、結果電荷の突発的放電が発生しないと
いう作用を有する。
部を有する封止体と、この封止体の開口部に封着された
赤外線入射窓と、少なくとも単結晶からなる基板と、こ
の基板上に設けた複数個の下部電極上に同一形状で複数
個の焦電体を設けかつこの焦電体上に赤外線吸収効果を
有する複数個の受光電極を設けてこの受光電極の極性が
逆極性となるように接続された赤外線検出部と、この赤
外線検出部が接する基板の表層部に設けた空洞と、上記
赤外線検出部を保持し引き出し電極を有する固定台より
構成され、上記空洞が上記基板の裏面に貫通しているも
ので、赤外線検出部の裏面から空洞の底面への熱放射は
距離の累乗に反比例する関係にあり、空洞が基板の裏面
に貫通していることにより、熱放射量は非常に小さくな
り、極性が逆極性である各素子からの熱放射が均一とな
るため各素子の温度が均一となり、素子の温度上昇が同
一となる。これにより、周囲の温度変化に対し、逆極性
で発生する焦電電流の絶対値が同一となるため内部的に
キャンセルされ、結果電荷の突発的放電が発生しないと
いう作用を有する。
【0014】請求項4に記載の発明は、少なくとも開口
部を有する封止体と、この封止体の開口部に封着された
赤外線入射窓と、上記封止体に内蔵され少なくとも焦電
体の上面、下面に受光電極、下部電極を有する赤外線検
出部と、この赤外線検出部を保持し引き出し電極を有す
る固定台により構成され、上記封止体の熱容量が上記固
定台の熱容量とほぼ同等であるものであり、熱容量が同
等であれば周囲の温度変化に対し、封止体、固定台とも
同一の温度変化を示すので、周囲の温度変化に対し固定
台上に保持された赤外線検出部と封止体の温度差が無く
なる。これより、赤外線検出部と封止体の温度差から生
じる焦電電流が発生することがなくなり、結果電荷の突
発的放電が発生しないという作用を有する。
部を有する封止体と、この封止体の開口部に封着された
赤外線入射窓と、上記封止体に内蔵され少なくとも焦電
体の上面、下面に受光電極、下部電極を有する赤外線検
出部と、この赤外線検出部を保持し引き出し電極を有す
る固定台により構成され、上記封止体の熱容量が上記固
定台の熱容量とほぼ同等であるものであり、熱容量が同
等であれば周囲の温度変化に対し、封止体、固定台とも
同一の温度変化を示すので、周囲の温度変化に対し固定
台上に保持された赤外線検出部と封止体の温度差が無く
なる。これより、赤外線検出部と封止体の温度差から生
じる焦電電流が発生することがなくなり、結果電荷の突
発的放電が発生しないという作用を有する。
【0015】請求項5に記載の発明は、開口部を有する
封止体と、この封止体の開口部に封着された赤外線入射
窓と、上記封止体に内蔵され少なくとも焦電体の上面、
下面に受光電極、下部電極を有する赤外線検出部と、こ
の赤外線検出部を保持し引き出し電極を有する固定台よ
り構成され、上記封止体の外周に断熱体を有するもので
あり、周囲の急激な温度変化、揺らぎに対し、断熱体が
封止体にその温度変化をほとんど伝達しなくなるため、
封止体の温度変化がなくなる。これより、赤外線検出部
と封止体の温度差から生じる焦電電流が発生することが
なくなり、結果電荷の突発的放電が発生しないという作
用を有する。
封止体と、この封止体の開口部に封着された赤外線入射
窓と、上記封止体に内蔵され少なくとも焦電体の上面、
下面に受光電極、下部電極を有する赤外線検出部と、こ
の赤外線検出部を保持し引き出し電極を有する固定台よ
り構成され、上記封止体の外周に断熱体を有するもので
あり、周囲の急激な温度変化、揺らぎに対し、断熱体が
封止体にその温度変化をほとんど伝達しなくなるため、
封止体の温度変化がなくなる。これより、赤外線検出部
と封止体の温度差から生じる焦電電流が発生することが
なくなり、結果電荷の突発的放電が発生しないという作
用を有する。
【0016】請求項6に記載の発明は、空洞の内面に
金、白金、銀、銅、黄銅、アルミ、亜鉛、スズ、鉛、ニ
ッケル、タングステンの少なくとも1種類を主成分とす
る低放射率の光沢膜を形成しているものであり、空洞の
内面への熱吸収量は内面の放射率に比例するため、極性
が逆極性である各素子からの熱放射がほとんどなくなり
各素子の温度が均一となり、素子の温度上昇が同一とな
る。これにより、周囲の温度変化に対し、逆極性で発生
する焦電電流の絶対値が同一となるため内部的にキャン
セルされ、結果電荷の突発的放電が発生しないという作
用を有する。
金、白金、銀、銅、黄銅、アルミ、亜鉛、スズ、鉛、ニ
ッケル、タングステンの少なくとも1種類を主成分とす
る低放射率の光沢膜を形成しているものであり、空洞の
内面への熱吸収量は内面の放射率に比例するため、極性
が逆極性である各素子からの熱放射がほとんどなくなり
各素子の温度が均一となり、素子の温度上昇が同一とな
る。これにより、周囲の温度変化に対し、逆極性で発生
する焦電電流の絶対値が同一となるため内部的にキャン
セルされ、結果電荷の突発的放電が発生しないという作
用を有する。
【0017】以下、本発明の実施の形態について、図面
を参照しながら説明する。 (実施の形態1)図1は本発明の第1の実施の形態にお
ける焦電型赤外線センサの概略図、図2は赤外線検出部
の平面図、図3は同断面図を示すものである。図1〜図
3において封止体1は外乱光や電磁ノイズを遮断するも
のであり、例えばFeまたはコバールまたはSiにより
構成される。上記封止体1には開口部2を有し、赤外線
を上記封止体1に導く入り口となる。赤外線入射窓3は
上記開口部2に取り付けられており、赤外線を透過し上
記封止体1内に導くものであり、例えばSiまたは表面
にGeおよびZnSで作成されたフィルタが設けられた
Siにより構成されている。
を参照しながら説明する。 (実施の形態1)図1は本発明の第1の実施の形態にお
ける焦電型赤外線センサの概略図、図2は赤外線検出部
の平面図、図3は同断面図を示すものである。図1〜図
3において封止体1は外乱光や電磁ノイズを遮断するも
のであり、例えばFeまたはコバールまたはSiにより
構成される。上記封止体1には開口部2を有し、赤外線
を上記封止体1に導く入り口となる。赤外線入射窓3は
上記開口部2に取り付けられており、赤外線を透過し上
記封止体1内に導くものであり、例えばSiまたは表面
にGeおよびZnSで作成されたフィルタが設けられた
Siにより構成されている。
【0018】赤外線検出部4はデュアルエレメントタイ
プの場合で、(100)Mgo単結晶基板5上にPtに
より下部電極6a,6bを設け、この下部電極6a,6
b上に同一形状の焦電体7a,7bを設け、この焦電体
7a,7b上に赤外線吸収効果を有する受光電極8a,
8bが設けられており、この受光電極8a,8bの極性
は逆極性となるように接続されている。最表面には上記
受光電極8a,8bを保護するためにポリイミドで保護
膜9を形成し、下部電極6a,6bと受光電極8a,8
bの間には層間絶縁のため絶縁膜10を設け、上記赤外
線検出部4が接する基板の表層部に空洞11を有し、こ
の空洞11を作成するために赤外線検出部4の周りにエ
ッチング穴12を有した構成である。ここで下部電極6
a,6b、集電体7a,7b、受光電極8a,8b、保
護膜9の膜厚は曲げの中立軸19が焦電体7a,7bの
膜厚のほぼ半分の厚さに存在するように構成されてい
る。また赤外線検出部4は、引き出し電極を有する固定
台13に保持されている。
プの場合で、(100)Mgo単結晶基板5上にPtに
より下部電極6a,6bを設け、この下部電極6a,6
b上に同一形状の焦電体7a,7bを設け、この焦電体
7a,7b上に赤外線吸収効果を有する受光電極8a,
8bが設けられており、この受光電極8a,8bの極性
は逆極性となるように接続されている。最表面には上記
受光電極8a,8bを保護するためにポリイミドで保護
膜9を形成し、下部電極6a,6bと受光電極8a,8
bの間には層間絶縁のため絶縁膜10を設け、上記赤外
線検出部4が接する基板の表層部に空洞11を有し、こ
の空洞11を作成するために赤外線検出部4の周りにエ
ッチング穴12を有した構成である。ここで下部電極6
a,6b、集電体7a,7b、受光電極8a,8b、保
護膜9の膜厚は曲げの中立軸19が焦電体7a,7bの
膜厚のほぼ半分の厚さに存在するように構成されてい
る。また赤外線検出部4は、引き出し電極を有する固定
台13に保持されている。
【0019】以上のように構成された焦電型赤外線セン
サについて、その製造方法を以下に説明する。まず、基
板として(100)Mgo単結晶基板5を用いる。そし
て、下部電極6a,6bを形成する工程として(10
0)Mgo単結晶基板5上に200nm程度の膜厚を有
するPt薄膜をスパッタリング法で形成する。次に焦電
体7a,7bを形成する工程として下部電極6a,6b
上に焦電体7a,7bとして膜厚2μmのランタンを含
有したチタン酸鉛を高周波マグネトロンスパッタリング
法で形成する。次にフォトリソグラフィ法とエッチング
法で焦電体7a,7bを所定の形状にパターニングす
る。次にフォトリソグラフィ法とエッチング法で下部電
極6a,6bを所定の形状にパターニングする。次にフ
ォトリソグラフィ法でポリイミドからなる層間絶縁のた
めの絶縁膜10を焦電体7a,7bを除いた部分が残る
ようにパターニングする。
サについて、その製造方法を以下に説明する。まず、基
板として(100)Mgo単結晶基板5を用いる。そし
て、下部電極6a,6bを形成する工程として(10
0)Mgo単結晶基板5上に200nm程度の膜厚を有
するPt薄膜をスパッタリング法で形成する。次に焦電
体7a,7bを形成する工程として下部電極6a,6b
上に焦電体7a,7bとして膜厚2μmのランタンを含
有したチタン酸鉛を高周波マグネトロンスパッタリング
法で形成する。次にフォトリソグラフィ法とエッチング
法で焦電体7a,7bを所定の形状にパターニングす
る。次にフォトリソグラフィ法とエッチング法で下部電
極6a,6bを所定の形状にパターニングする。次にフ
ォトリソグラフィ法でポリイミドからなる層間絶縁のた
めの絶縁膜10を焦電体7a,7bを除いた部分が残る
ようにパターニングする。
【0020】次に赤外線吸収膜上の少なくとも一部に、
20nm程度の膜厚を有する赤外光の反射率が小さく吸
収効果の大きいNiCr薄膜をスパッタリング法で形成
し、続いてフォトリソグラフィ法により所定のほぼ同じ
形状にパターニングする。次にフォトリソグラフィ法で
受光電極8a,8bを保護するため4.3μm程度の膜
厚を有するポリイミドからなる受光電極8a,8bを保
護するための保護膜9を受光電極8a,8bが覆われる
ようにパターニングする。
20nm程度の膜厚を有する赤外光の反射率が小さく吸
収効果の大きいNiCr薄膜をスパッタリング法で形成
し、続いてフォトリソグラフィ法により所定のほぼ同じ
形状にパターニングする。次にフォトリソグラフィ法で
受光電極8a,8bを保護するため4.3μm程度の膜
厚を有するポリイミドからなる受光電極8a,8bを保
護するための保護膜9を受光電極8a,8bが覆われる
ようにパターニングする。
【0021】最後に、空洞11を形成する工程として初
めにフォトリソグラフィ法によりエッチング穴12を介
してエッチング液を注入して、上記(100)Mgo単
結晶基板5に上記下部電極6a,6bと接する側より空
洞11を形成する。
めにフォトリソグラフィ法によりエッチング穴12を介
してエッチング液を注入して、上記(100)Mgo単
結晶基板5に上記下部電極6a,6bと接する側より空
洞11を形成する。
【0022】合成体の曲げの中立軸19は、i番目の構
成体の断面積、ヤング率をそれぞれAi,Ei、合成体
の最表面からの距離をyとすると、Σ(Ei∫ydA
i)/Σ(EiAi)で与えられる。ここで、ポリイミ
ド、NiCr、焦電体、Ptのヤング率はそれぞれ約
0.03,2.1,1.0,2.1×104[kg/mm2]
であるから、上式にあてはめると、保護膜9の最表面か
ら約4.1μm、つまり焦電体7a,7bの膜厚のほぼ
半分の厚さに存在している。
成体の断面積、ヤング率をそれぞれAi,Ei、合成体
の最表面からの距離をyとすると、Σ(Ei∫ydA
i)/Σ(EiAi)で与えられる。ここで、ポリイミ
ド、NiCr、焦電体、Ptのヤング率はそれぞれ約
0.03,2.1,1.0,2.1×104[kg/mm2]
であるから、上式にあてはめると、保護膜9の最表面か
ら約4.1μm、つまり焦電体7a,7bの膜厚のほぼ
半分の厚さに存在している。
【0023】これにより、周囲の温度変化に対し、曲げ
による引張応力により生じる圧電電流と、圧縮応力によ
り生じる圧電電流の絶対値が同一となるため内部的にキ
ャンセルされ、結果圧電による電荷の突発的放電が発生
しないという作用を有する。
による引張応力により生じる圧電電流と、圧縮応力によ
り生じる圧電電流の絶対値が同一となるため内部的にキ
ャンセルされ、結果圧電による電荷の突発的放電が発生
しないという作用を有する。
【0024】尚、保護膜9、受光電極8a,8b、集電
体7a,7b、下部電極6a,6bの膜厚をそれぞれ0
〜10μm,10〜300nm,1〜10μm,10〜
300nmの範囲内で、赤外線検出部4の中立軸19と
して、上式より得られる結果が焦電体7a,7bの膜厚
のほぼ半分の厚さになるような膜厚構成でも同様の結果
が得られることは言うまでもない。
体7a,7b、下部電極6a,6bの膜厚をそれぞれ0
〜10μm,10〜300nm,1〜10μm,10〜
300nmの範囲内で、赤外線検出部4の中立軸19と
して、上式より得られる結果が焦電体7a,7bの膜厚
のほぼ半分の厚さになるような膜厚構成でも同様の結果
が得られることは言うまでもない。
【0025】尚、赤外線検出部4の構成が保護膜9、受
光電極8a,8b、焦電体7a,7b、下部電極6a,
6bの構成であっても、その中立軸19が焦電体7a,
7bの膜厚のほぼ半分の厚さになるような膜厚構成でも
同様の結果が得られることは言うまでもない。
光電極8a,8b、焦電体7a,7b、下部電極6a,
6bの構成であっても、その中立軸19が焦電体7a,
7bの膜厚のほぼ半分の厚さになるような膜厚構成でも
同様の結果が得られることは言うまでもない。
【0026】(実施の形態2)以下本発明の第2の実施
の形態について、図面を参照しながら説明する。図4は
本発明の第2の実施の形態における焦電型赤外線センサ
の赤外線検出部を示す平面図、図5は同断面図である。
の形態について、図面を参照しながら説明する。図4は
本発明の第2の実施の形態における焦電型赤外線センサ
の赤外線検出部を示す平面図、図5は同断面図である。
【0027】図4,図5に示す本発明の実施の形態は、
基本的には図1〜図3に示した実施の形態1と同じ構成
であるので、同一構成部分には同一番号を付して詳細な
説明を省略する。実施の形態1と違う点は、空洞11の
底面と下部電極6a,6bの間隔20がほぼ一定である
点である。これは例えばエッチング穴12を多数個配列
することにより実現する。これにより、周囲の温度変化
に対し、逆極性で発生する焦電電流の絶対値が同一とな
るため内部的にキャンセルされ、結果電荷の突発的放電
が発生しないという作用を有する。
基本的には図1〜図3に示した実施の形態1と同じ構成
であるので、同一構成部分には同一番号を付して詳細な
説明を省略する。実施の形態1と違う点は、空洞11の
底面と下部電極6a,6bの間隔20がほぼ一定である
点である。これは例えばエッチング穴12を多数個配列
することにより実現する。これにより、周囲の温度変化
に対し、逆極性で発生する焦電電流の絶対値が同一とな
るため内部的にキャンセルされ、結果電荷の突発的放電
が発生しないという作用を有する。
【0028】(実施の形態3)以下本発明の第3の実施
の形態について、図面を参照しながら説明する。図6は
本発明の第3の実施の形態における焦電型赤外線センサ
の赤外線検出部を示す平面図、図7は同断面図である。
の形態について、図面を参照しながら説明する。図6は
本発明の第3の実施の形態における焦電型赤外線センサ
の赤外線検出部を示す平面図、図7は同断面図である。
【0029】図6,図7に示す本発明の実施の形態は、
基本的には図1〜図3に示した実施の形態1と同じ構成
であるので、同一構成部分には同一番号を付して詳細な
説明を省略する。実施の形態1と違う点は、上記空洞1
5が上記(100)Mgo単結晶基板5の裏面に貫通し
ている点である。これにより、周囲の温度変化に対し、
逆極性で発生する焦電電流の絶対値が同一となるため内
部的にキャンセルされ、結果電荷の突発的放電が発生し
ないという作用を有する。
基本的には図1〜図3に示した実施の形態1と同じ構成
であるので、同一構成部分には同一番号を付して詳細な
説明を省略する。実施の形態1と違う点は、上記空洞1
5が上記(100)Mgo単結晶基板5の裏面に貫通し
ている点である。これにより、周囲の温度変化に対し、
逆極性で発生する焦電電流の絶対値が同一となるため内
部的にキャンセルされ、結果電荷の突発的放電が発生し
ないという作用を有する。
【0030】(実施の形態4)以下本発明の第4の実施
の形態について、図面を参照しながら説明する。図8,
図9は本発明の第4の実施の形態における焦電型赤外線
センサの赤外線検出部の断面図を示すものである。図
8,図9に示す本発明の実施の形態は、基本的には図1
〜図3,図6,図7に示した実施の形態1と同じ構成で
あるので、同一構成部分には同一番号を付して詳細な説
明を省略する。実施の形態1と違う点は、空洞11また
は15の内面に金、白金、銀、銅、黄銅、アルミ、亜
鉛、スズ、鉛、ニッケル、タングステンの少なくとも1
種類を主成分とする低放射率の光沢膜16を形成した点
である。Mgoの放射率が0.9に対し、金、白金、
銀、銅、黄銅、アルミ、亜鉛、スズ、鉛、ニッケル、タ
ングステンの放射率はそれぞれ0.02〜0.035,
0.05〜0.1,0.01〜0.03,0.02,
0.07,0.04〜0.06,0.02〜0.03,
0.05,0.05〜0.08,0.05〜0.07,
0.04〜0.08でと非常に小さい、これにより、周
囲の温度変化に対し、逆極性で発生する焦電電流の絶対
値が同一となるため内部的にキャンセルされ、結果電荷
の突発的放電が発生しないという作用を有する。
の形態について、図面を参照しながら説明する。図8,
図9は本発明の第4の実施の形態における焦電型赤外線
センサの赤外線検出部の断面図を示すものである。図
8,図9に示す本発明の実施の形態は、基本的には図1
〜図3,図6,図7に示した実施の形態1と同じ構成で
あるので、同一構成部分には同一番号を付して詳細な説
明を省略する。実施の形態1と違う点は、空洞11また
は15の内面に金、白金、銀、銅、黄銅、アルミ、亜
鉛、スズ、鉛、ニッケル、タングステンの少なくとも1
種類を主成分とする低放射率の光沢膜16を形成した点
である。Mgoの放射率が0.9に対し、金、白金、
銀、銅、黄銅、アルミ、亜鉛、スズ、鉛、ニッケル、タ
ングステンの放射率はそれぞれ0.02〜0.035,
0.05〜0.1,0.01〜0.03,0.02,
0.07,0.04〜0.06,0.02〜0.03,
0.05,0.05〜0.08,0.05〜0.07,
0.04〜0.08でと非常に小さい、これにより、周
囲の温度変化に対し、逆極性で発生する焦電電流の絶対
値が同一となるため内部的にキャンセルされ、結果電荷
の突発的放電が発生しないという作用を有する。
【0031】(実施の形態5)以下本発明の第5の実施
の形態について、図面を参照しながら説明する。図10
は本発明の第5の実施の形態における焦電型赤外線セン
サの概略図を示すものである。図10に示す本発明の実
施の形態は、基本的には図1に示した実施の形態1と同
じ構成であるので、同一構成部分には同一番号を付して
詳細な説明を省略する。実施の形態1と違う点は、封止
体17の熱容量が上記固定台13の熱容量とほぼ同等で
ある点である。周囲の温度変化に対し、固定台13上に
保持された赤外線検出部4と封止体17の温度差が無く
なる。これより、赤外線検出部4と封止体17の温度差
から生じる焦電電流が発生することがなくなり、結果電
荷の突発的放電が発生しないという作用を有する。
の形態について、図面を参照しながら説明する。図10
は本発明の第5の実施の形態における焦電型赤外線セン
サの概略図を示すものである。図10に示す本発明の実
施の形態は、基本的には図1に示した実施の形態1と同
じ構成であるので、同一構成部分には同一番号を付して
詳細な説明を省略する。実施の形態1と違う点は、封止
体17の熱容量が上記固定台13の熱容量とほぼ同等で
ある点である。周囲の温度変化に対し、固定台13上に
保持された赤外線検出部4と封止体17の温度差が無く
なる。これより、赤外線検出部4と封止体17の温度差
から生じる焦電電流が発生することがなくなり、結果電
荷の突発的放電が発生しないという作用を有する。
【0032】(実施の形態6)以下本発明の第6の実施
の形態について、図面を参照しながら説明する。図11
は本発明の第6の実施の形態における焦電型赤外線セン
サの概略図を示すものである。図11に示す本発明の実
施の形態は、基本的には図1に示した実施の形態1と同
じ構成であるので、同一構成部分には同一番号を付して
詳細な説明を省略する。実施の形態1と違う点は、上記
封止体1の外周に断熱体18を有する点である。これよ
り、赤外線検出部4と封止体1の温度差から生じる焦電
電流が発生することがなくなり、結果電荷の突発的放電
が発生しないという作用を有する。
の形態について、図面を参照しながら説明する。図11
は本発明の第6の実施の形態における焦電型赤外線セン
サの概略図を示すものである。図11に示す本発明の実
施の形態は、基本的には図1に示した実施の形態1と同
じ構成であるので、同一構成部分には同一番号を付して
詳細な説明を省略する。実施の形態1と違う点は、上記
封止体1の外周に断熱体18を有する点である。これよ
り、赤外線検出部4と封止体1の温度差から生じる焦電
電流が発生することがなくなり、結果電荷の突発的放電
が発生しないという作用を有する。
【0033】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、赤外線検
出部の曲げの中立軸が焦電体の膜厚のほぼ半分の厚さと
したことにより、周囲の温度変化に対し、曲げによる引
張応力により生じる圧電電流と、圧縮応力により生じる
圧電電流の絶対値が同一となるため内部的にキャンセル
され、結果圧電による電荷の突発的放電が発生しないと
いう効果を得ることができる。
出部の曲げの中立軸が焦電体の膜厚のほぼ半分の厚さと
したことにより、周囲の温度変化に対し、曲げによる引
張応力により生じる圧電電流と、圧縮応力により生じる
圧電電流の絶対値が同一となるため内部的にキャンセル
され、結果圧電による電荷の突発的放電が発生しないと
いう効果を得ることができる。
【図1】本発明の実施の形態1による焦電型赤外線セン
サを示す概略図
サを示す概略図
【図2】同赤外線検出部の平面図
【図3】同断面図
【図4】本発明の実施の形態2による焦電型赤外線セン
サの赤外線検出部を示す平面図
サの赤外線検出部を示す平面図
【図5】同断面図
【図6】本発明の実施の形態3による焦電型赤外線セン
サの赤外線検出部を示す平面図
サの赤外線検出部を示す平面図
【図7】同断面図
【図8】本発明の実施の形態4による焦電型赤外線セン
サの赤外線検出部の断面図
サの赤外線検出部の断面図
【図9】同他の例の断面図
【図10】本発明の実施の形態5による焦電型赤外線セ
ンサを示す概略図
ンサを示す概略図
【図11】本発明の実施の形態6による焦電型赤外線セ
ンサを示す概略図
ンサを示す概略図
【図12】従来の焦電型赤外線センサを示す概略図
【図13】同赤外線検出部の平面図
【図14】同断面図
1 封止体 2 開口部 3 赤外線入射窓 4 赤外線検出部 5 Mgo単結晶基板 6a,6b 下部電極 7a,7b 焦電体 8a,8b 受光電極 9 保護膜 10 絶縁膜 11 空洞 12 開口部 13 固定台 19 中立軸
Claims (6)
- 【請求項1】 少なくとも開口部を有する封止体と、こ
の封止体の開口部に封着された赤外線入射窓と、少なく
とも単結晶からなる基板と、この基板上に設けた下部電
極上に同一形状の焦電体を設けかつこの焦電体上に赤外
線吸収効果を有する受光電極を設けた赤外線検出部と、
この赤外線検出部が接する基板の表層部に設けた空洞
と、上記赤外線検出部を保持し引き出し電極を有する固
定台より構成され、上記赤外線検出部の曲げの中立軸が
焦電体の膜厚のほぼ半分の厚さに存在させた焦電型赤外
線センサ。 - 【請求項2】 少なくとも開口部を有する封止体と、上
記封止体の開口部に封着された赤外線入射窓と、少なく
とも単結晶からなる基板と、この基板上に設けた複数個
の下部電極上に同一形状で複数個の焦電体を設けかつこ
の焦電体上に赤外線吸収効果を有する複数個の受光電極
を設けてこの受光電極の極性が逆極性となるように接続
された赤外線検出部と、この赤外線検出部が接する基板
の表層部に設けた空洞と、上記赤外線検出部を保持し引
き出し電極を有する固定台より構成され、上記空洞の底
面と下部電極がほぼ一定の間隔に構成された焦電型赤外
線センサ。 - 【請求項3】 少なくとも開口部を有する封止体と、こ
の封止体の開口部に封着された赤外線入射窓と、少なく
とも単結晶からなる基板と、この基板上に設けた複数個
の下部電極上に同一形状で複数個の焦電体を設けかつこ
の焦電体上に赤外線吸収効果を有する複数個の受光電極
を設けてこの受光電極の極性が逆極性となるように接続
された赤外線検出部と、この赤外線検出部が接する基板
の表層部から基板裏面に貫通している空洞と、上記赤外
線検出部を保持し引き出し電極を有する固定台より構成
された焦電型赤外線センサ。 - 【請求項4】 少なくとも開口部を有する封止体と、こ
の封止体の開口部に封着された赤外線入射窓と、上記封
止体に内蔵され少なくとも焦電体の上面、下面に受光電
極、下部電極を有する赤外線検出部と、この赤外線検出
部を保持し引き出し電極を有する固定台より構成され、
上記封止体の熱容量が上記固定台の熱容量とほぼ同等と
した焦電型赤外線センサ。 - 【請求項5】 開口部を有する封止体と、この封止体の
開口部に封着された赤外線入射窓と、上記封止体に内蔵
され少なくとも焦電体の上面、下面に受光電極、下部電
極を有する赤外線検出部と、この赤外線検出部を保持し
引き出し電極を有する固定台より構成され、上記封止体
の外周に断熱体を設けた焦電型赤外線センサ。 - 【請求項6】 空洞の内面に金、白金、銀、銅、黄銅、
アルミ、亜鉛、スズ、鉛、ニッケル、タングステンの少
なくとも1種類を主成分とする低放射率の光沢膜を形成
した請求項1〜3のいずれか1つに記載の焦電型赤外線
センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9301496A JPH11132855A (ja) | 1997-11-04 | 1997-11-04 | 焦電型赤外線センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9301496A JPH11132855A (ja) | 1997-11-04 | 1997-11-04 | 焦電型赤外線センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11132855A true JPH11132855A (ja) | 1999-05-21 |
Family
ID=17897623
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9301496A Pending JPH11132855A (ja) | 1997-11-04 | 1997-11-04 | 焦電型赤外線センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11132855A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006048524A (ja) * | 2004-08-06 | 2006-02-16 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 車両検知システム |
| JP2009063376A (ja) * | 2007-09-05 | 2009-03-26 | Hochiki Corp | センサ |
| FR3087006A1 (fr) * | 2018-10-05 | 2020-04-10 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Dispositif de detection pyroelectrique a membrane suspendue |
-
1997
- 1997-11-04 JP JP9301496A patent/JPH11132855A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006048524A (ja) * | 2004-08-06 | 2006-02-16 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 車両検知システム |
| JP2009063376A (ja) * | 2007-09-05 | 2009-03-26 | Hochiki Corp | センサ |
| FR3087006A1 (fr) * | 2018-10-05 | 2020-04-10 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Dispositif de detection pyroelectrique a membrane suspendue |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |