(57)【要約】      （修正有）【課題】補償用感熱素子と検知用感熱素子との熱的条件を近づけ、且つ、出力感度のばらつきを小さく、出力応答性を確保し、低コストで作製可能な非接触温度センサを提供する。【解決手段】検知用感熱素子１０と補償用感熱素子１１をリジッド基板９面上に備え、検知用感熱素子が配置された領域には、赤外線吸収層、熱伝導層、主導電層を備え、熱伝導層と主導電層とは基板を貫通するスルーホールを介して電気的に接続され、また、副導電層は、主導電層から、四方に伸びるように形成され、その先端には、スルーホールが形成され、それらのスルーホールも熱伝導層に接続している構成とした。【選択図】図１
2014126441.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極を有する検知用感熱素子と、
前記一対の電極に対応するように、基板面上に、一対の主導電層が接続されており、
前記基板面の反対側の面であって、赤外線を受光する赤外線受光領域面側に、前記一対の電極に対応するように、一対の熱伝導層と一対の赤外線吸収層がこの順で、形成されており、
前記一対の熱伝導層と前記一対の主導電層とは、前記基板を貫通するスルーホールを介して電気的に接続されており、
前記赤外線受光領域の中央部において、前記一対の主導電層から、１本、もしくは、複数の副導電層が四方に伸びるように形成され、
前記各副導電層の先端には、前記スルーホールが形成されており、
前記検知用感熱素子と同じ基板面側に、周囲温度を検出するための補償用感熱素子が配置されており、前記補償用感熱素子が配置された領域の前記基板面の反対側の面に、赤外線反射膜が備えられており、
前記基板は、リジッド基板であることを特徴とする非接触温度センサ。
【請求項２】
前記検知用感熱素子の前記一対の電極は、第１の電極と第２の電極であり、
前記一対の熱伝導層は、前記第１の電極と第２の電極にそれぞれ対応するように、第１の熱伝導層と、第２の熱伝導層に、電気的に分離されており、
前記一対の赤外線吸収層は、第１の赤外線吸収層と、第２の赤外線吸収層に、電気的に分離され、
前記一対の熱伝導層の電気的に分離された部分と、前記一対の赤外線吸収層の電気的に分離された部分が面的に一致するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の非接触温度センサ。
【請求項３】
一対の電極を有する検知用感熱素子と、
一対の電極に対応するように、基板面上に、一対の広域導電層が接続されており、
前記基板面の反対側の面であって、赤外線を受光する赤外線受光領域面側に、前記一対の電極に対応するように、一対の熱伝導層と一対の赤外線吸収層がこの順で、形成されており、
前記検知用感熱素子の前記一対の電極は、第１の電極と第２の電極であり、
前記一対の熱伝導層は、前記第１の電極と前記前記第２の電極にそれぞれ対応するように、第１の熱伝導層と、第２の熱伝導層に、電気的に分離されており、
前記一対の赤外線吸収層は、第１の赤外線吸収層と、第２の赤外線吸収層に、電気的に分離され、
前記一対の熱伝導層の電気的に分離された部分と、前記一対の赤外線吸収層の電気的に分離された部分が面的に一致するように配置されており、
前記一対の熱伝導層と前記一対の広域導電層とは、前記基板を貫通するスルーホールを介して電気的に接続されており、
複数の前記スルーホールが前記一対の熱伝導層の全体に分布しており、
前記検知用感熱素子と同じ基板面側に、周囲温度を検出するための補償用感熱素子が備えられており、前記補償用感熱素子が配置された領域の前記基板面の反対側の面に、赤外線反射膜が備えられており、
前記基板は、リジッド基板であることを特徴とする非接触温度センサ。
【請求項４】
一対の電極を有する検知用感熱素子と、
一対の電極に対応するように、基板面上に、一対の主導電層が接続されており、
前記基板面の反対側の面であって、赤外線を受光する赤外線受光領域面側に、前記一対の電極に対応するように、一対の熱伝導層と一対の赤外線吸収層がこの順で、形成されており、
前記検知用感熱素子の前記一対の電極は、第１の電極と第２の電極であり、
前記一対の熱伝導層は、前記第１の電極と前記前記第２の電極にそれぞれ対応するように、第１の熱伝導層と、第２の熱伝導層に、電気的に分離されており、
前記一対の赤外線吸収層は、第１の赤外線吸収層と、第２の赤外線吸収層に、電気的に分離され、
前記一対の熱伝導層の電気的に分離された部分と、前記一対の赤外線吸収層の電気的に分離された部分が面的に一致するように配置されており、
前記一対の熱伝導層と前記一対の主導電層とは、前記基板を貫通するスルーホールを介して電気的に接続されており、
前記一対の熱伝導層と前記一対の赤外線吸収層は、さらに、共に対応して、前記赤外線受光領域の中央部と、それ以外の部分に分割され、
前記赤外線受光領域の中央部において、前記一対の主導電層から、１本、もしくは、複数の副導電層が四方に伸びるように形成され、
前記各副導電層の先端には、前記スルーホールが形成されており、
前記検知用感熱素子と同じ基板面側に、周囲温度を検出するための補償用感熱素子が備えられており、前記補償用感熱素子が配置された領域の前記基板面の反対側の面に、赤外線反射膜が備えられており、
前記基板は、リジッド基板であることを特徴とする非接触温度センサ。
【請求項５】
前記補償用感熱素子が配置された領域の前記基板面の反対側の面に、赤外線を遮蔽するカバーが備えられたことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の非接触温度センサ。
【請求項６】
周囲温度を検出するための補償用感熱素子が、検知用感熱素子と、同じ基板面側に、赤外線受光領域内で互いに隣接する位置に、備えられており、
前記検知用感熱素子、および、前記補償用感熱素子は、それぞれ一対の電極を有しており、
それぞれの前記一対の電極に対応するように、前記基板面上に、前記検知用感熱素子用と前記補償用感熱素子用として、それぞれ独立した前記一対の主導電層が電気的に接続されており、
前記基板面の反対側の面であって、赤外線を受光する赤外線受光領域内で、それぞれの前記一対の電極に対応するように、電気的に分離された、前記検知用感熱素子用と前記補償用感熱素子用として、共通の一対の熱伝導層と共通の一対の赤外線吸収層が、面的に一致するように、この順で、形成されており、
前記検知用感熱素子が配置された領域の、前記共通の一対の熱伝導層と、独立した前記一対の検知用感熱素子の主導電層とは、前記基板を貫通するスルーホールを介して電気的に接続されており、
前記赤外線受光領域の中央部において、独立した前記一対の検知用感熱素子の主導電層から、１本、もしくは、複数の副導電層が四方に伸びるように形成され、
前記各副導電層の先端には、前記スルーホールが形成されており、
前記基板は、リジッド基板であることを特徴とする非接触温度センサ。
【請求項７】
前記赤外線受光領域の中央部を囲うように、基板を貫通させてスリットが備えられていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の非接触温度センサ。
【請求項８】
前記スルーホールは両面銅箔付リジッド基板へのスルーホール作成工程により形成され、前記熱伝導層と前記主導電層は、両面銅箔付リジッド基板の銅箔をエッチングする工程により同時に形成されることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の非接触温度センサ。
【請求項９】
前記リジッド基板の材料は、ガラスエポキシ、紙フェノール、あるいは、フェノール・ホルムアルデヒド樹脂であることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の非接触温度センサ。
【請求項１０】
前記リジッド基板の厚さは０.０８ｍｍ以上、２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の非接触温度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は熱源の温度を非接触で測定する赤外線温度センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、基板に絶縁性フィルムを用い、この絶縁性フィルムの一方の面に検知用感熱素子と、絶縁性フィルムの一方の面に形成され、検知用感熱素子に接続された導電性の配線膜と、検知用感熱素子に対向して絶縁性フィルムの他方の面の赤外線受光領域内に設けられた赤外線吸収膜を備え、この赤外線吸収膜が酸化チタン膜であることを特徴とする赤外線センサが開示されている。
【０００３】
前述の、熱伝導率の低い基板としての絶縁性フィルムの上面の赤外線受光領域内に、形成された赤外線吸収膜は、図示しない非測定物から放射される赤外線エネルギーを吸収して温度上昇する。絶縁性フィルムの熱伝導性は低いが極めて薄いためその温度変化は絶縁性フィルムを通じて絶縁性フィルム下面の検知用感熱素子に伝わり、検知用感熱素子は温度上昇に応じた信号を出力する。例えば、検知用感熱素子がサーミスタであれば、温度の上昇に応じて抵抗値が低下する、この信号は検知用感熱素子に接続された導電性の配線膜を通じて検出される。このようにして、非測定物から放射される赤外線エネルギーに応じた信号が得られるために、非測定物の温度を非接触で推定することができる。
【０００４】
また、特許文献１には、検知用感熱素子とは別に周囲温度を検出するための補償用感熱素子が示されている。絶縁性フィルム表面であり、赤外線吸収膜とは別に、赤外線反射膜が設けられ、絶縁性フィルムの赤外線反射膜に対向する面に補償用感熱素子が設けられている。補償用感熱素子は赤外線による温度上昇の影響を受けないので、周囲温度を検出することが出来る。検知用感熱素子からは赤外線によって周囲温度より上昇した温度が得られる。この温度と補償用感熱素子から得られる周囲温度との差が赤外線による温度上昇分であるので、この温度差は検知対象物の表面温度を反映する。
【０００５】
特許文献１では、基板としての絶縁性フィルムの厚み方向、すなわち、表面から裏面への熱伝導のみに頼って熱エネルギーを伝達する。この絶縁性フィルムは樹脂製であり、熱伝導率が低いため、薄くしないと、絶縁性フィルムの厚み方向へ熱を伝えることができない。従って、基板としての絶縁性フィルムには、薄い絶縁性フィルムを用いなければならない。
【０００６】
上述の薄い絶縁性フィルムは、表面状態を安定に保って支持することが難しい。柔らかいので形状を自己保持できない、すなわち、自重にかかる重力だけでも大きく変形してしまうため、周囲を枠体で囲って固定する必要があるが、枠体などに反りや変形が少しでもあると、絶縁性フィルムに皺がよる、うねる、ねじれるなど、の影響を受ける。このように赤外線を受光する表面形状、すなわち、薄い絶縁性フィルムによるばらつきは、非接触温度センサの出力からくる感度ばらつきとなって現れる。
【０００７】
絶縁性フィルム表面形状が不安定であることは、熱源から絶縁性フィルムまでの距離が絶縁性フィルム内で不均一であり、また、赤外線入射方向に対して絶縁性フィルムが僅かながら局所的に傾いていることになる。それらの要因が絶縁性フィルム全体としての熱吸収に及ぼす影響が絶縁性フィルムごとに異なることために、非接触温度センサの感度がばらつく結果となる。もしも絶縁性フィルムの表面形状を常に一定にすることができるなら、このような感度ばらつきはなくなる。
【０００８】
また、非接触温度センサの基板としての絶縁性フィルムの表面で受けた熱を、効率良く、裏面の温度検知素子へ熱伝導させて効率良く検知させるためには、特許文献２のような、放熱ブロックによって、放熱するのではなく、基板裏面での放熱を防ぐ必要がある。
【０００９】
このような組立工程で発生するばらつきだけでなく、完成後に使用している際に、振動や衝撃によって絶縁性フィルムの位置がずれる、温度変化や湿度変化による絶縁性フィルムの伸縮により、表面の湾曲やうねりの形状が変化することもある。
【００１０】
また、薄い絶縁性フィルムは、質量が小さく、フレキシブルであるので、表面実装工程や治具への取付など、組立工程での取り扱いが難しい。また、信号線を取出すための電線をハンダ付けする作業もやりにくく、線材からのストレスにより絶縁性フィルムに皺が発生する。
【００１１】
さらに、耐熱性の高い絶縁性フィルムは高価である。検知用感熱素子を表面実装するためにはハンダリフロー工程を用いることが一般的であるので、この工程で受ける熱に耐える材質でなければならない。
【００１２】
上述のように、従来の非接触温度センサに用いられている絶縁性フィルムは形状不安定であり、工程での取り扱いが難しい、高価、などの問題がある。
【００１３】
また、特許文献１においては、赤外線吸収膜とは別に、赤外線反射膜が設けられ、その反対面に補償用感熱素子が設けられるため、補償用感熱素子は赤外線受光領域の外側に位置することになる。従って検知用感熱素子から離れた位置となるため、検知用感熱素子と近い熱的条件とはならず、精度の良い温度検知ができていない可能性がある。本来は、検知用感熱素子と補償用感熱素子は、赤外線の影響を受けるか受けないかの違いだけでその他は同等の熱的条件にあることが望ましい。また、絶縁性フィルム上に補償用素子のための領域が赤外線受光領域とは別に必要となり、絶縁性フィルムの面積が増大し、非接触温度センサが大型化する。このため非接触温度センサの熱容量が増大し応答性が悪くなる、コストが増大するなどの課題がある。
【００１４】
両者の熱的条件を近づけるため、補償用感熱素子を検知用感熱素子に近づけようとしても、赤外線受光領域では赤外線による熱が絶縁性フィルムを通して補償用感熱素子に伝達してしまうので、やはり、赤外線受光領域とは別に、赤外線を受光しない領域をつくり、そこに補償用感熱素子を置くしかない。特許文献１のように、絶縁性フィルムを用いる限り、補償用感熱素子と検知用感熱素子との熱的条件を近づけるには限界がある。
【００１５】
絶縁性フィルム基板の赤外線受光領域は、其の中央がもっと高い温度分布となるので中央部から周辺部へ、絶縁性フィルム基板の面方向の熱伝導により熱が逃げることを防ぐためには、絶縁性フィルム基板にスリットを開けて熱伝導経路を遮断することが有効であるが、基板が絶縁性フィルムの場合は薄くて変形しやすく強度も無いため、中央部分をほぼ完全に囲むのに十分なスリットを設けることは難しい。
【００１６】
特許文献２には、ガラスエポキシ基板上に、発熱素子があり、この基板に、はんだ等で充填された放熱用貫通孔を設けて、基板の発熱素子が形成された面と反対面上に、伝導ランドを介して放熱ブロックを設け、発熱素子から発生する熱を放熱用貫通孔を通って、放熱するという技術が開示されている。この放熱用貫通孔は、複数であってもよく、適宜の数を設けることができるという開示もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開２０１２−０３２２３３号公報
【特許文献２】特開２０００−３３２１７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
上述のように、従来の非接触温度センサに、基板として用いられている絶縁性フィルムは、形状不安定により出力感度がばらつき、工程での取り扱いが難しく、高価、などの問題がある。さらに、検知用感熱素子と補償用感熱素子が、離れた位置に配置されており、近い熱的条件とはなっていないため、検知用感熱素子の出力応答性、および、周囲温度が変化したときの精度が悪くなるという問題がある。そして、絶縁性フィルムを使用した基板においては、検知用感熱素子と補償用感熱素子を、近い位置に配置することは困難であった。
【００１９】
特許文献２において、このような、絶縁性フィルムを使用した基板の代わりに、ガラスエポキシ基板を用いた発熱素子が開示されている。いわゆる、リジッド基板であるが、この、リジッド基板を用いることで、形状安定性により出力感度は安定し、工程での取り扱いは容易になり、コストも抑制することが可能となった。
【００２０】
しかしながら、リジッド基板は、絶縁性フィルムの薄さに比べて厚いため、熱抵抗が増し、熱の損失が多くなり、熱経路での温度低下が起こり、精度良く温度検知ができないという問題がある。リジッド基板に放熱用貫通孔、すなわち、スルーホールを設けることで厚み方向の熱伝導効率を改善することは可能であるが、それ以外の方向における熱の損失は大きいため、十分ではなく、効率的に、精度良く温度検知を行うために、出力応答性を確保する必要がある。
【００２１】
本発明では、上記の点を考慮してなされたもので、補償用感熱素子と検知用感熱素子との熱的条件を近づけ、且つ、出力感度のばらつきを小さく、出力応答性を確保し、低コストで作製可能な非接触温度センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明は、一対の電極を有する検知用感熱素子と、前記一対の電極に対応するように、基板面上に、一対の主導電層が接続されており、前記基板面の反対側の面であって、赤外線を受光する赤外線受光領域面側に、前記一対の電極に対応するように、一対の熱伝導層と一対の赤外線吸収層がこの順で、形成されており、前記一対の熱伝導層と前記一対の主導電層とは、前記基板を貫通するスルーホールを介して電気的に接続されており、前記赤外線受光領域の中央部において、前記一対の主導電層から、１本、もしくは、複数の副導電層が四方に伸びるように形成され、前記各副導電層の先端には、前記スルーホールが形成されており、前記検知用感熱素子と同じ基板面側に、周囲温度を検出するための補償用感熱素子が配置されており、前記補償用感熱素子が配置された領域の前記基板面の反対側の面に、赤外線反射膜が備えられており、前記基板は、リジッド基板であることを特徴とする非接触温度センサである。
【００２３】
この構成の特徴は、簡単に列挙すると、同じ基板面上に検知用感熱素子と補償用感熱素子を設置したこと。赤外線受光領域面側に赤外線吸収層があり、基板を介して反対側の面に検知用感熱素子を設置したこと。補償用感熱素子の基板を介して反対側の面に赤外線反射膜を設置したこと。熱伝導層と主導電層とは、基板を貫通するスルーホールを介して電気的に接続していること。１本、もしくは、複数の副導電層は、赤外線受光領域の中央部においては、主導電層から、四方に伸びるように形成され、各副導電層の先端には、スルーホールが形成され、それらのスルーホールも熱伝導層に接続していること。基板は、リジッド基板であることである。これらを満たすことで課題が解決される。
【００２４】
別の形態として、スルーホールを主導電層の全面にわたって分布させてもよいし、熱伝導層や赤外線吸収層を分割させてもよい。さらに、補償用感熱素子と検知用感熱素子を赤外線受光領域内で隣接させてもよい。また、赤外線受光領域の中央を囲み基板を貫通させたスリットを設けることで、さらなる効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明により、補償用感熱素子と検知用感熱素子との熱的条件を近づけ、且つ、出力感度のばらつきを小さく、出力応答性を確保し、低コストで作製可能な非接触温度センサを提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施形態１の非接触温度センサの平面図である。
【図２】図１の断面図である。
【図３】実施形態１の非接触温度センサの平面図である。
【図４】実施形態１の検知用感熱素子が配置されている領域の平面図である。
【図５】図４の断面図である。
【図６】実施形態１の検知用感熱素子が配置されている領域の平面図である。
【図７】実施形態１の図６の変形例を示す平面図である。
【図８】図７の断面図である。
【図９】実施形態２の検知用感熱素子が配置されている領域の平面図である。
【図１０】図９の断面図である。
【図１１】実施形態３の検知用感熱素子が配置されている領域の平面図である。
【図１２】図１１の断面図である。
【図１３】実施形態３の検知用感熱素子が配置されている領域の平面図である。
【図１４】実施形態４の検知用感熱素子が配置されている領域の断面図である。
【図１５】実施形態５の非接触温度センサの平面図である。
【図１６】図１５のＦ−Ｆ断面図である。
【図１７】図１５のＧ−Ｇ断面図である。
【図１８】実施形態５の非接触温度センサの平面図である。
【図１９】実施形態６の非接触温度センサの平面図である。
【図２０】実施形態６の非接触温度センサの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。また以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに以下に記載した構成要素は、適宜組み合わせることができる。同一の部材については同一の符号を付すものとし、重複する説明を省略する。なお、図面は、模式的なものであり、部材相互間の寸法の比率や部材の形状などは、本発明の効果が得られる範囲内で現実のセンサ構造とは異なっていてもよい。
【００２８】
本実施形態の非接触温度センサにおいては、リジッド基板上に赤外線吸収層とそれに密着した熱伝導層を設け、赤外線吸収層からの熱エネルギーを熱伝導層、主導電層を通じて検知用感熱素子の電極へ伝える。熱伝導層から主導電層への熱の経路には、スルーホールが介在する。熱伝導層、主導電層、は基板上に設けられた銅箔などの金属であり、またスルーホール内壁も銅メッキなどである。熱経路のすべてが熱の良導体である金属により連続しているため熱経路の熱抵抗が低いことが特徴である。特許文献１に見られるように、熱を通しにくい樹脂などが熱経路に介在しない。従って、赤外線吸収層からの熱を効率よく検知用感熱素子に伝えるような実施形態を実現する。
【００２９】
検知用感熱素子は、サーミスタ、熱電対、金属測温度体などのように、温度に応じて電気的特性が変化する素子であればよく、特に限定されるものではない。抵抗温度特性を有するサーミスタであれば、この端子間の電位差から検知用感熱素子の抵抗値を知ることが出来るのでサーミスタの温度が分かる。以下の実施形態では、検知用感熱素子はサーミスタであるとして説明する．
【００３０】
（実施形態１）
図１は、実施形態１の非接触温度センサ１の平面図である。図１においては、赤外線吸収層２１、２２は省略してある。また、検知用感熱素子１０、各導電層１２、１３、１４、１５、３５、３６は、裏面に備えてあるものを透視して示している。さらに、補償用感熱素子１１の上部に備えた赤外線反射膜２７は省略してある。また、図２は、図１のＡ−Ａ断面図であって、赤外線吸収層２１、２２、および、赤外線反射膜２７を設けている。そして、図３は、実施形態１の平面図であって、図１に、赤外線吸収層２１、２２、および、赤外線反射膜２７を設けた様子を示した図である。
【００３１】
図１、２、３に示す実施形態１の非接触温度センサ１においては、赤外線を受光する領域である赤外線受光領域１８において、赤外線の受光による温度上昇を検知するための検知用感熱素子１０とは別に、其の近傍にあって赤外線の影響を受けずに基準温度を示す補償用感熱素子１１を、基板９上に備えたものである。補償用感熱素子１１の反対側の基板面には、補償用感熱素子１１が存在する領域を覆うように赤外線反射膜２７が備えられており、補償用感熱素子１１が赤外線の影響をうけることを防ぐようにしており、検知用感熱素子１０と補償用感熱素子１１の熱的条件を近づけて、精度のよい検知をすることが出来る。補償用感熱素子１１は赤外線の影響を受けずに基準温度を示し、検知用感熱素子１０と補償用感熱素子１１との出力を比較して赤外線源の温度を推定する。赤外線反射膜２７は、鏡面アルミニウム蒸着膜、あるいは、アルミニウム箔などで形成される。
【００３２】
図４は、実施形態１の非接触温度センサ１で、検知用感熱素子１０が配置されている領域２５についての平面図である。ただし、赤外線吸収層２１、２２は省略してある。また、検知用感熱素子１０は、裏面に備えてあるものを透視して示している。また、図５は、図４のＢ−Ｂ断面図であって、赤外線吸収層２１、２２を設けている。図５において、図示しない被測定対象である熱源は非接触温度センサ１の上方にあり、熱源から放射された赤外線は、非接触温度センサ１の上部へ矢印２４のように入射する。
【００３３】
図４の赤外線受光領域１８内にある、図５に示す、第１の赤外線吸収層２１と第２の赤外線吸収層２２は、赤外線を吸収して温度が上昇する。其の熱は、第１の赤外線吸収層２１と第２の赤外線吸収層２２の下に、それぞれ密着して形成された第１の熱伝導層３１、第２の熱伝導層３２に伝わりさらに、基板９を貫通するスルーホール２８、２９を通じて、基板下面の第１の主導電層１２、第２の主導電層１３に、それぞれ伝わり、検知用感熱素子１０へ伝わる。なお、図５以降は図の煩雑さをさけるため、入射する赤外線は図示しない。
【００３４】
図６は、図４の平面図において、赤外線吸収層２１、２２を設けた様子を示した図である。第１の熱伝導層３１、第２の熱伝導層３２が存在する領域を、ほぼ同じ形状と大きさで、覆うように、すなわち、面的に一致するように、第１の赤外線吸収層２１と第２の赤外線吸収層２２が備えられている。なお、図５は、図６のＢ−Ｂ断面図である。
【００３５】
図７は、図４の平面図において、赤外線吸収層２０を設けた様子を示した図である。赤外線吸収層２０が一体、すなわち、基板上を覆いつくすように前面にわたって設けられている。なお、図８は、図７のＣ−Ｃ断面図である。赤外線吸収層２０が絶縁体である場合は、図７のように、赤外線吸収層２０が一体であってもよい。
【００３６】
しかしながら、赤外線吸収層が、導電性のあるカーボン粒子などを含む可能性がある。赤外線吸収層の材質が導電性を持つ場合、赤外線吸収層を通じて検知用感熱素子１０が電気的に短絡されてしまう可能性がある、あるいは、検知用感熱素子１０の抵抗に並列に赤外線吸収層の電気抵抗が接続されたことになり、検知用感熱素子１０の信号が正しく取出せなくなる可能性がある。これを防ぐために、熱伝導層、主導電層はもともと分割されていたが、実施形態１では、図４、５、６のように、赤外線吸収層は、第１の赤外線吸収層２１と第１の赤外線吸収層２２に分割されている。ただし、赤外線吸収層が絶縁体である場合は、必ずしもこのような形態にする必要はない。
【００３７】
図５において、第１の赤外線吸収層２１の下には、第１の熱伝導層３１があり、第１の主導電層１２を介して、第１の電極１６に接続される。一方、第２の赤外線吸収層２２の下には第２の熱伝導層３２があり第２の主導電層１３を経て第２の電極１７に接続される。このようにして、検知用感熱素子の２つの端子は電気的に分離され短絡しない。熱伝導層３１、３２の電気的に分離された部分と、赤外線吸収層２１、２２の電気的に分離された部分が、ほぼ同じ形状と大きさで、重なるように、すなわち、面的に一致するように、配置される。
【００３８】
検知用感熱素子１０は、一対の電極１６、１７である端子を持つので、熱伝導層３１、３２や主導電層１２、１３を通じて、検知用感熱素子１０の一対の電極１６、１７である端子間が短絡するのを避けるために、一対の電極端子１６、１７に接続されている熱伝導層や主導電層は電気的に分離されている。即ち、検知用感熱素子１０の、第１の電極１６は、第１の導電層１２に接続され、検知用感熱素子１０の、第２の電極１７は、第２の主導電層１３に接続され、第１の主導電層１２は、第１の熱伝導層３１に電気的に接続され、第２の主導電層１３は、第２の熱伝導層３２に電気的に接続されているが、第１の熱伝導層３１と第２の熱伝導層３２は電気的に分離され、同様に、第１の主導電層１２と第２の主導電層１３も電気的に分離されている。このようにして、検知用感熱素子１０の１対の電極１６、１７は、基板９上ではお互いに電気的に絶縁されるが、熱的には、第１の赤外線吸収層２１と第２の赤外線吸収層２２の熱が伝導する。
【００３９】
リジッド基板９は、絶縁性フィルムの薄さに比べて厚いため、熱抵抗が増し、熱の損失が多くなり、熱経路での温度低下が起こり、精度良く温度検知ができないという問題に対して、リジッド基板９に、スルーホール２８を設けることで厚み方向の熱伝導効率を改善することが可能である。しかし、それ以外の方向における熱の損失も大きいため、効率的に、精度良く温度検知を行うために、検知結果としての信号出力の、出力応答性を確保する必要がある。
【００４０】
図４において、リジッド基板９の赤外線受光領域１８の中央領域の熱は短い経路で、図５に示す検知用感熱素子１０の第１の電極１６、第２の電極１７に伝導するように、これらの一対の電極１６、１７に対応するように、基板面上に、一対の主導電層１２、１３が備えられており、赤外線受光領域１８の中央部において、これらの一対の主導電層１２、１３からは、１本、もしくは、複数の副導電層３７、３８が四方に伸びるように形成され、これらの各副導電層３７、３８の先端には、スルーホール２８が形成されている。なお、一対の第１の主導電層１２と第２の主導電層１３は、第１の電極１６と第２の電極１７に、対応するように絶縁されており、副導電層３７、３８についても、同様に、第１の主導電層１２と第２の主導電層１３に、対応するように、第１の副導電層３７と第２の副導電層３８となっている。
【００４１】
スルーホール２８は複数あるので、並列的に熱伝導が行われ、低い熱抵抗で熱伝導層３１、３２からの熱を下面の主導電層１２、１３に、それぞれ伝える。熱抵抗が低いと熱の損失が少ないので熱経路での温度低下が少ない。従って、感度低下の防止、および、精度の良い検知を行うのに有効である。また複数のスルーホール２８、および、各副導電層３７、３８により熱流も並列して流れるので、熱の移動が速い、従って応答性の改善にも貢献する。なお、各副導電層３７、３８は、１本でもよく、また、複数であると好ましい、さらに、一対であって複数であればより効果が高く好ましい。
【００４２】
実施形態１において、リジッド基板９を用いることで、絶縁性フィルムをはじめとするフレキシブルな基板よりも安定性に優れ、出力感度のばらつきを小さくできて、コストや取り扱いにおいて有利であるが、リジッド基板９は、絶縁性フィルムの薄さに比べて厚いため、熱抵抗が増し、熱の損失が多くなってしまい、熱経路での温度低下が起き、精度のよい検知ができなくなる。そこで、リジッド基板９の赤外線受光面で得た熱を、リジッド基板９を貫通するスルーホール２８、２９を通じて、赤外線受光面とは反対面に設けられた検知用感熱素子１０に熱が伝わるようにすることで、熱抵抗を下げて、熱の損失を少なくし、温度低下を防止し、出力感度の低下を防止し、精度の良い検知が出来る。
【００４３】
熱伝導層３１、３２は熱伝導性の良い、つまり、熱抵抗が低い材料、例えば銅箔を用いる。スルーホール２８、２９の内壁も金属、通常は銅、であり、熱伝導率が高い。赤外線吸収層２１、２２の熱エネルギーはいったん熱伝導層３１、３２に伝わり、そこからスルーホール２８、２９を介して、主導電層１２、１３、検知用感熱素子１０の電極１６、１７の順路で低い熱抵抗の経路で検知用感熱素子１０に伝わる。
【００４４】
以上のように、検知用感熱素子１０を含む赤外線受光領域１８の中央部において、一対の主導電層１２、１３から、１本、もしくは、複数の副導電層３７、３８が四方に伸びるように形成され、これらの各副導電層３７、３８の先端には、スルーホール２８が形成されているので、スルーホール２８からの熱を短距離で検知用感熱素子１０の一対の電極１６、１７である端子へ集めることができて、短距離であるため熱の伝導が速い、すなわち、赤外線量の変化に対する検知結果としての信号出力の、出力応答性が良くなる。以上の熱伝導の経路により赤外線吸収層２１、２２からの熱は検知用感熱素子１０に伝わり検知用感熱素子１０の温度が変化する。
【００４５】
検知用感熱素子１０がサーミスタであれば、一対の電極１６、１７の間の抵抗値が変化する。この抵抗値は受けた赤外線のエネルギーを反映しているので、赤外線を放射する熱源の温度に応じた値となる。したがって熱源に接触することなく熱源の温度を検知することができる、即ち非接触温度センサ１として機能する。
【００４６】
検知用感熱素子１０の抵抗値変化は基板９の赤外線受光領域１８の中央部から赤外線受光領域１８の端部へ形成された信号取出し用の第１の導電層１４、第２の導電層１５を通じて、図示しない外部配線に繋がる。赤外線を受けて温度が上昇する基板９の赤外線受光領域１８の中央部に比べて、赤外線受光領域１８の周辺部は温度が低く、外部配線は更に温度が低い。従って、赤外線受光領域１８の中央部にある検知用感熱素子１０と外部配線をつなぐ信号取出し用の１対の導電層１４、１５は、検知用感熱素子１０の熱が外部に流出する経路にもなりうる。
【００４７】
赤外線受光領域１８の中央部以外から、検知用感熱素子１０の熱が奪われ感度が低下するので、熱の流出を防ぐには、信号取出し用の一対の導電層１４、１５の熱抵抗を上げるために、その一部を蛇行させてもよい。さらに、赤外線受光領域１８の中央部以外に、スルーホール２９を形成してもよい。基板９の反対面にある一対の主熱伝導層１２、１３の熱を供給し熱傾斜を低減して、更に熱の流出防止効果を高めることができる。スルーホール２９は穴の径とその周辺に、図４に示すようなランド部２３をとるため、信号取出し用の１対の導電層１４、１５の湾曲部内側にスルーホール２９を設け、導電層パターンの湾曲部にランド部２３を兼ねさせて形成すると、面積効率よくスルーホール２９を配置でき、熱の流出を抑えている。
【００４８】
実施形態１によれば、赤外線受光領域１８の中央部のスルーホール２８が基板９を貫通して熱伝導を行うため、必ずしも薄い絶縁性フィルムを用いる必要はなく、厚みのある自己形状保持可能な基板９を用いることが出来る。即ち、リジッド基板といわれる自己形状保持が出来る剛性の高いものを使用出来る。
【００４９】
リジット基板は、電子回路基板として大量に使われており、これらは安価であり、剛性を持つため形状を自己保持できるので、固定や取り扱いが簡単である。リジッド基板（Ｒｉｇｉｄ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｂｏａｒｄ）という言い方は、フレキシブルなフィルム（ＦＰＣ：Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）と区別するときには、使われる。一般的には固い基板は特にリジッド基板と呼ばれるが通常は単にＰＣＢと呼ばれている。リジッド基板の基材は、ガラスエポキシ、紙フェノール、あるいは、フェノール・ホルムアルデヒド樹脂などの硬い材質である。これに対し、ＦＰＣは、ポリイミドなどの高分子樹脂を材質とするフィルムであり、形状を自己保持できないほどの可撓性をもつ。
【００５０】
実施形態１は、熱伝導を基板９に頼らないため、厚みのある基板、例えば一般的に使われているリジッド基板を用いて非接触温度センサを実現できる。薄くて自己形状保持力の無い絶縁性フィルムの場合は、皺、たるみ、が出来ないように保持する、また、其の状態を維持することが難しく、工程での扱いにも注意を要し、非接触温度センサの出力からくる感度ばらつきとなって現れるが、実施形態１では、形状安定性があり、工程での取扱いが簡単で安価なリジッド基板を用いることが出来る。すなわち、絶縁性フィルムにありがちな表面形状が不安定性による、熱源から絶縁性フィルムまでの距離の絶縁性フィルム内での不均一、赤外線入射方向に対して絶縁性フィルムが僅かながら局所的に傾くことなどが、リジッド基板では殆ど無い。従ってそれらの要因が基板ごとに異なることもなくなるために、非接触温度センサの感度ばらつきもなくなる。
【００５１】
リジッド基板は電気回路用に広く用いられているもので、リジッドな、すなわち、硬い、自己形状保持性のある両面銅箔付基板を原材とする。両面銅箔付基板はリジッドな基材の両面全面に銅箔が貼られたものであり、これにスルーホール２８、２９の穴を開け、穴内面に銅メッキを施して両面間の導通をとり、その後、基板表面の銅箔をエッチングすることにより回路パターン形成する。本実施形態では、熱伝導層、各導電層という機能によって別々の言い方をしているが、これらは銅箔をエッチングする工程により同時に形成されるものである。つまり、熱伝導層も各導電層もエッチングの結果残った銅箔部分である。
【００５２】
また、スルーホール２８、２９の形成工程も一般的に電気回路用に形成するものと変わりない。実施形態１では、このように形状が安定しているリジッド基板において、従来から行われている電気的機能実現のための回路形成工程をそのまま用いて、熱的な機能をも実現できるように、パターンやスルーホールの形状・配置を工夫している。このようにして作られたリジッド基板を用い、その表面に赤外線吸収層２１、２２を形成することにより、非接触温度センサ１を実現している。赤外線吸収層２１、２２については後に説明する。
【００５３】
実施形態１は、基板９に、絶縁性フィルムより安価で扱いやすく形状安定性に優れたリジッド基板を用いて、非接触温度センサ１を実現できる。リジッド基板９が薄いほどスルーホール２８、２９の長さが短くなり熱伝導上有利になるが、あまり薄いものは割れやすい。０．４ｍｍ以上であれば問題なく、また多く用いられている厚さなので安価である。例えば、絶縁性フィルムの基材は、１０μｍから３０μｍ程度の薄さに対し、実施形態１に用いるリジッド基板の厚さは０.０８ｍｍ以上、２ｍｍ以下が好ましい。
【００５４】
実施形態１の、赤外線吸収層２１、２２について説明する。赤外線吸収層２１、２２は、赤外線を吸収する粒子を分散させた塗料、例えばカーボン粒子などを、吹付け、電着、浸漬、刷毛塗り、スポンジローラーなどで、塗装する方法がある。塗料の中でも特に優れた赤外線吸収特性を持つ、黒体塗料といわれるものがある（ジャパンセンサー株式会社製ＪＳＣ−３号、ＴＡＳＣＯ  ＪＡＰＡＮ  ＴＨＩ−１Ｂ、キーエンスＯＰ−９６９２９など）。これらは波長１０μｍを超える遠赤外領域にまで優れた吸収特性を示す。
【００５５】
あるいは、赤外線を吸収する粒子を分散させたインクをスクリーン印刷してもよい。あるいは金属表面のメッキ層を設けて、赤外線吸収作用を実現してもよい。銅表面に無電解黒ニッケル処理を行う、アルミ表面に黒アルマイト処理を行う、などである。
【００５６】
さらにメッキ以外の化学処理の例として、エッチング処理がある。金属表面にエッチングを施すと微小な凹凸をもつ層が形成され赤外線吸収作用が現れる。蒸着によっても赤外線吸収層を形成することが出来る。例えば、金の真空蒸着により、多孔質表面を形成する方法は、良好な赤外線吸収層２１、２２を実現する方法として知られている。
【００５７】
また、金属表面にサンドブラスト処理などの機械的な加工により微小な凹凸層を形成してもよい。凹凸が赤外線波長の１／４程度以上あると、その波長に対する吸収作用が現れる。赤外線吸収層として、カーボングラファイトを用いてもよい。カーボングラファイトは熱伝導率も高いので、吸収した赤外線エネルギーを熱として効率よく熱伝送経路に伝えることができる。
【００５８】
赤外線吸収層２１、２２として赤外線吸収特性を持つシールを貼ってもよい。以上説明したように、赤外線吸収層２１、２２の形成方法には豊富な選択肢がある。
【００５９】
（実施形態２）
図９は、図１に示した検知用感熱素子１０が配置されている領域２５と同様に、実施形態２の非接触温度センサについて、検知用感熱素子１０が配置されている領域２の平面図である。実施形態２の、赤外線吸収層は、実施形態１と同じ分割されたパターンであって、図９では、赤外線吸収層２１、２２は省略してある。また、検知用感熱素子１０は、裏面に備えてあるものを透視して示している。また、図１０は、図９のＤ−Ｄ断面図であって、赤外線吸収層２１、２２を設けている。なお、実施形態２の、図１における、補償用感熱素子１１が配置されている領域２６における、補償用感熱素子１１については、実施形態１と同じ構成、配置である。
【００６０】
図１０において、熱伝導層３１、３２から、スルーホール３０により、基板９を貫通して、各導電層１２、１３、１４、１５に流れる熱の流量を多くするためには、スルーホール３０の数が多いほうがよい。熱伝導層３１、３２に、出来るだけ多くのスルーホール３０を設けるためには、実施形態１における、熱伝導層と主導電層をほぼ同じ形状にして、それらの層の赤外線受光領域１８全体にスルーホール３０を分布させる。なお、一対の広域導電層３３、３４は、一対の主導電層を、熱伝導層３１、３２と、面的に一致、平面的に重なり、すなわち、工程上、同じ工法で作成したものであって、熱伝導層３１、３２と、ほぼ同じ形状である。また、一対の広域導電層３３、３４は、熱伝導層３１、３２と、複数のスルーホール３０により貫通し、電気的に接続されるため、面的に一致することが必要である。
【００６１】
実施形態１においては、基板９の下面の各導電層１２、１３、１４、１５の形状がスルーホール２８、２９の数を制約していた。これに対し、図９と図１０に示す実施形態２は、出来るだけ多くのスルーホール３０を設け、基板９を貫通する熱の流路を並列的に増大させることを意図したものであり、熱伝導層３１、３２の面積全域にスルーホール３０が分布している。基板設計ルールからくるスルーホールの最小ピッチでスルーホール３０を設ければ、熱伝導層３１、３２に設けられる最大数のスルーホール３０を置くことが出来る。
【００６２】
図１０において、第１の熱伝導層３１、第２の熱伝導層３２に、基板９を挟んで夫々重なり、ほぼ同一形状の、第１の広域導電層３３、第２の広域導電層３４を基板９の下面に設け、全てのスルーホール３０が広域導電層３３、３４に繋がるようにする。多数のスルーホール３０が並列に熱を伝えるので、赤外線吸収層２１、２２から検知用感熱素子１０までの経路の熱抵抗が低下し、非接触温度センサ２の応答性が向上する。リジッド基板９の代表的な量産設計ルールでは、スルーホール径０.３ｍｍ、図９では図示しないランド径０.６ｍｍのスルーホールの場合、最小ピッチ０．５５ｍｍで、スルーホールを配置可能であり、限定された熱伝導層の領域以内に、最も多くスルーホール３０を配置することが出来る。
【００６３】
（実施形態３）
図１１は、図１に示した検知用感熱素子１０が配置されている領域２５と同様に、実施形態３の非接触温度センサについて、検知用感熱素子１０が配置されている領域３の平面図である。ただし、赤外線吸収層２１１、２１２、２２１、２２２は省略してある。また、検知用感熱素子１０、各導電層１２，１３、１４、１５は、裏面に備えてあるものを透視して示している。また、図１２は、図１１のＥ−Ｅ断面図であって、赤外線吸収層２１１、２１２、２２１、２２２を設けている。そして、図１３は、実施形態３の平面図であって、図１１に、赤外線吸収層２１１、２１２、２２１、２２２を設けた様子を示した図である。なお、実施形態３の、図１における、補償用感熱素子１１が配置されている領域２６における、補償用感熱素子１１については、実施形態１と同じ構成、配置である。
【００６４】
例えば、図４の熱伝導層３１、３２の面積が大きいと熱容量も大きくなり、赤外線入射量の変化への応答性が悪くなる。その対策としては、熱伝導層３１、３２をさらに分割するのが好ましい。分割された１つ１つの熱伝導層は、小さな熱容量となるので、温度変化に対して熱安定状態に早く達する。例えば、図４の熱伝導層３１、３２を、基板９の赤外線受光領域１８の中央部とそれ以外の部分に分割すれば、赤外線受光領域１８の中央部の熱応答が速くなる。赤外線受光領域１８の中央部の熱伝導層に設けたスルーホール２８からのみ、熱を、副導電層３７、３８に伝えれば、非接触温度センサの応答性は向上する。
【００６５】
図１１、１２、１３に示す実施形態３は、応答性を重視したものであり、実施形態１の２分割よりも、熱伝導層をさらに分割する。図１１に向かって、左側の、図４でいうと第１の熱伝導層３１は、図１１、１２のように、内側の熱伝導層３１１と外側の熱伝導層３１２に分割される。同様に、図１１に向かって、右側の、図４でいうと第２の熱伝導層３２は、図１１、１２のように、内側の熱伝導層３２１と外側の熱伝導層３２２に分割される。なお、熱伝導層３１１と３２１は１対であり、熱伝導層３１２と３２２も一対である。
【００６６】
上記と同様に、図４の熱伝導層３１、３２の分割に対応して、赤外線吸収層も分割される。すなわち、図１３に向かって、左側の、図６でいうと第１の赤外線吸収層２１は、図１２、１３のように、内側の赤外線吸収層２１１と外側の赤外線吸収層２１２に分割される。同様に、図１３に向かって、右側の、図６でいうと第２の赤外線吸収層２２は、図１２、１３のように、内側の赤外線吸収層２２１と外側の赤外線吸収層２２２に分割される。なお、赤外線吸収層２１１と２２１は１対であり、赤外線吸収層２１２と２２２も一対である。
【００６７】
このように、熱伝導層、赤外線吸収層を、それぞれ、４分割することにより、それらの熱容量を小さくして、応答性を向上させることが出来る。なお、分割された、それぞれの対応する熱伝導層、赤外線吸収層は、実施例１と同様に、ほぼ同じ形状と大きさで、重なるように、すなわち、面的に一致している。
【００６８】
ただし、実施形態３においては、図１１、１２に示すように、検知用感熱素子１０を含む赤外線受光領域１８の中央部の、一対の熱伝導層３１１、３２１には、スルーホール２８があり、一方、下面の一対の主導電層１２、１３から、１本、もしくは、複数の副導電層３７、３８が四方に伸びるように形成され、これらの各副導電層３７、３８の先端には、スルーホール２８が形成されているので、熱が、熱伝導層３１１、３２１から、主導電層１２、１３に伝わる。
【００６９】
すなわち、中心部の一対の熱伝導層３１１、３２１のみが検知用感熱素子１０に熱を伝えることとなる。また、各副導電層３７、３８が形成されているため、スルーホール２８から短い距離で検知用感熱素子１０の端子に熱結合される。また、熱伝導層３１１、３２１の熱容量も小さくなる。従って、熱の伝導が速くなり、出力応答性が向上する。赤外線受光領域１８の中央部が高い温度分布となるので、実施形態３のように、熱伝導層を中心部側３１１、３２１と外側３１２、３２２に分離した場合、中心部側の熱伝導層３１１、３２１が外側の熱伝導層３１２、３２２より高温となる。従って、中心部側の熱伝導層３１１、３２１のみが検知用感熱素子１０に熱を伝える形態は、感度的低下を防止し、精度のよい検知が出来る。
【００７０】
（実施形態４）
図１４は、実施形態４の非接触温度センサについて、図２のように、検知用感熱素子１０を横切るように切った断面図である。図１４に示す実施形態４においては、基板９はカバー４１で覆われている。補償用感熱素子１１が、赤外線の影響を受けることを防ぐために、実施形態５の赤外線反射膜２７のかわりに、補償用感熱素子１１への赤外線の入射を遮蔽するカバー４１を設けた。
【００７１】
実施形態４の構成は、カバー４１の部分以外は、実施形態１とほぼ同じである。カバーの、図１に示す、赤外線受光領域１８に相当する部分は、穴が開いている。したがって、カバー４１がされている部分は赤外線の入射は遮蔽されるが、赤外線受光領域１８については、赤外線は穴から基板９に入射する。検知用感熱素子１０は、赤外線受光領域１８内にあり、赤外線吸収層２１、２２の温度上昇を検知する。これに対し、補償用感熱素子１１は赤外線受光領域１８外にあり、カバー４１により赤外線が遮蔽されている。補償用感熱素子１１は、赤外線の影響を受けずに基準温度を示すものであり、検知用感熱素子１０と補償用感熱素子１１との出力を比較して熱源の温度を推定する。
【００７２】
（実施形態５）
図１５は、実施形態５の非接触温度センサ５の平面図である。実施形態５の非接触温度センサ５は、補償用感熱素子１１を赤外線受光領域１８内に設けることにより検知用感熱素子１０に隣接させたものである。図１５においては、赤外線吸収層２１、２２は省略してある。また、検知用感熱素子１０、および、それに繋がる各導電層１２、１３、１４、１５、補償用感熱素子１１、および、それに繋がる導電層３５、３６は、裏面に備えてあるものを透視して示している。また、図１６は、図１５において、検知用感熱素子１０を横切るように切ったＦ−Ｆ断面図であり、赤外線吸収層２１、２２を設けている。図１７は、図１５において、補償用感熱素子１１を横切るように切ったＧ−Ｇ断面図であり、赤外線吸収層２１、２２を設けている。そして、図１８は、実施形態５の平面図であって、図１５に、赤外線吸収層２１、２２を設けた様子を示した図である。
【００７３】
図１５において、実施形態５は、補償用感熱素子１１を赤外線受光領域１８内に設けることにより検知用感熱素子１０に隣接させたので、このようにすると、基板９に補償用感熱素子１１のための別の領域が必要でなくなり、基板９が小型化できる。それだけでなく、補償用感熱素子１１を、赤外線吸収層２１、２２の領域内であり、検知用感熱素子１０に隣接した位置に配置すると、検知用感熱素子１０と補償用感熱素子１１の熱的条件を近づけることが出来る。検知用感熱素子１０と補償用感熱素子１１の違いは赤外線の影響を受けるか受けないかだけの違いであり、その他の条件は極力等しいことが正確な温度推定に理想的である。
【００７４】
実施形態５において、図１５から図１７より、周囲温度を検出するための補償用感熱素子１１が、検知用感熱素子１０と、同じ基板９面側に、赤外線受光領域１８内で互いに隣接する位置に、備えられている。検知用感熱素子１０、および、補償用感熱素子１１は、それぞれ一対の電極を有しており、それぞれの一対の電極に対応するように、基板９面上に、検知用感熱素子１０用と補償用感熱素子１１用として、それぞれ独立した１対の主導電層が、それぞれの一対の電極と、電気的に接続されている。
【００７５】
基板９の面の反対側の面であって、赤外線受光領域１８内で、それぞれの一対の電極に対応するように、電気的に分離された、検知用感熱素子１０用として、一対の熱伝導層３１１、３２１と１対の赤外線吸収層２１、２２が、面的に一致するように、基板９上にこの順で、形成されており、検知用感熱素子１０が配置された領域の、一対の熱伝導層３１１、３２１と、独立した一対の検知用感熱素子１０の主導電層１２、１３とは、基板を貫通するスルーホール２８を介して電気的に接続されており、独立した検知用感熱素子１０の一対の主導電層１２、１３から、１本、もしくは、複数の副導電層３７、３８が四方に伸びるように形成され、これらの各副導電層３７、３８の先端には、スルーホール２８が形成されている
【００７６】
実施形態５において、基板９は、リジッド基板を用いている。もし、基板９が絶縁性フィルムである場合には、絶縁性フィルムは極めて薄いので、赤外線受光領域１８において、赤外線吸収層や熱伝導層の温度上昇が、すぐ絶縁性フィルム裏面に伝わり、補償用感熱素子１１はその影響を受けてしまうため、補償用感熱素子１１を赤外線受光領域１８内に置くことは出来なかった。
【００７７】
しかし、実施形態５である、図１６、１７、１８において、基板９がリジッド基板である場合は、厚みがあるため熱は裏面には伝わりにくい。入射した赤外線は赤外線吸収層２１、２２に吸収され、其の温度上昇は、赤外線受光領域１８の中央部の熱伝導層３１１、３２１から、スルーホール２８を介し、主導電層１２、１３を経て検知用感熱素子１０に流れる。これに対し、補償用感熱素子１１には、赤外線吸収層２１、２２からの熱の流入が無く、周囲温度だけに影響される。その違い以外は、隣接しているため熱的条件も近い。このため、両者の出力信号の差は純粋に赤外線の影響によるものだけとすることができる。このように、実施形態１から４の構成よりも、さらに検出用感熱素子１０の近傍に補償用感熱素子１１を配置することが出来るため、熱的条件をより近づけることが出来る。
【００７８】
すなわち、実施形態５の構成にすることは、特に周囲温度が急変した場合に有効である。もし、周囲温度が急変した場合、センサー全体の温度これに追従しようとするが、センサー各部で揃って追従するわけではなく、追従の早い部分と遅い部分ができ、一時的には各部の温度分布はばらばらになる。この現象は、センサー各部の部分的熱容量や熱伝導性の違いにより生じる。検知用感熱素子１０の近傍と、補償用感熱素子１１の近傍と、でこのような過渡的な温度の違いが生じると、対象物の温度測定が不正確になる。本来、検知用感熱素子１０と補償用感熱素子１１との温度差は、赤外線を受けるか受けないかだけで決まるべきものであるのに、これに過渡的に生じた感熱素子近傍同士の温度差が重なるためである。つまり、精度が一時的に低下してしまう。
【００７９】
このように、周囲温度の変化が早い場合、補償用感熱素子１１が検知用感熱素子１０から離れていると、両者の間で周囲温度の影響の受け方に差が出来てしまうが、実施形態５によると、両者が近ければ周囲温度の変化の影響をほぼ同時に受けるので、周囲温度の変化が早い場合でも精度を保つことが出来る非接触温度センサを実現できる。
【００８０】
（実施形態６）
図１９は、実施形態６の非接触温度センサ６の平面図である。図１９においては、赤外線吸収層２１、２２は省略してある。また、検知用感熱素子１０および、補償用感熱素子１１は、裏面に備えてあるものを透視して示している。図２０は、実施形態６の、平面図であって、赤外線吸収層２１、２２を設けた様子を示した図である。
【００８１】
図１９に示す実施形態６は、赤外線受光領域１８の中央を囲むスリット４２を、基板９に設けたもので、基板を貫通させてスリット４２を設けたものである。赤外線受光領域１８の中央部は温度分布が高温となるが、そこから周辺へ熱が奪われないよう、基板９にスリット４２を設けている。基板９の赤外線受光領域１８の中央部から、基板を伝導して低温である赤外線受光領域１８の周辺部、外周部へ移動する熱を遮断するために、赤外線受光領域１８の中央部をほぼ囲うようにスリット４２を設けている。
【００８２】
このようにして基板９の赤外線受光領域１８の中央部の温度低下を防ぐことにより、検知用感熱素子の温度低下を防ぐことが出来、非接触温度センサの感度を改善することが出来る。仮に、絶縁性フィルムのような薄くて自己保持性の無いものは長いスリットを設けると、それを境に絶縁性フィルム表面がたるむ。とくに曲線や折れ線のスリットを設けると、湾曲部の内側の絶縁性フィルム部分、屈曲部の内側の絶縁性フィルム部分が垂れ下がる。また、絶縁性フィルムの強度が無いため、絶縁性フィルムとのつなぎ目、すなわち、ブリッジを多く残す必要がある。従って短い直線状のスリットしか形成できない。
【００８３】
これに対して、実施形態６のように、リジッド基板を用いることで、スリット形状の自由度が高く、曲線や折れ線も可能である。スリット４２の、基板９と繋がっている部分であるブリッジ４３は小さくてすみ、曲線や折れ線のスリットにより赤外線受光領域１８の中央部領域を囲い込むことが出来る。スリット４２のブリッジ４３も小さくしてよい。従って、基板の赤外線受光領域１８の中央部をより完璧に包囲することができ、基板を通じた熱の流れを遮断できる。検知用感熱素子１０及び補償用感熱素子１１から信号を取出すための導電パターンは、赤外線吸収領域１８の中央部から外側へ出る必要があるので、図１９に示すようにブリッジ４３部分を経由する経路をとる。
【００８４】
実施形態６は実施形態５に、更にスリットを加えた例で説明したが、実施形態１から４のいずれにもおいても、同様にスリットを設けてその効果を発揮させることが出来る。すなわち、検知用感熱素子１０を中心とする赤外線受光領域１８の中央部を囲むようにスリットを設ければ、赤外線受光領域１８の中央部から周辺部への熱伝達経路を阻むことが出来、中央部の温度を高く保つことが出来る。従って、非接触温度センサの感度改善に効果的である。
【符号の説明】
【００８５】
１、５、６  非接触温度センサ
２、３  検知用感熱素子が配置された領域
９  （リジッド）基板
１０  検知用感熱素子
１１  補償用感熱素子
１２  第１の主導電層
１３  第２の主導電層
１４、１５  信号取出し用導電層
１６  第１の電極
１７  第２の電極
１８  赤外線受光領域
２０  赤外線吸収層
２１  第１の赤外線吸収層
２２  第２の赤外線吸収層
２１１、２１２、２２１、２２２  赤外線吸収層
２３  ランド部
２４  赤外線
２５  検知用感熱素子が配置された領域
２６  補償用感熱素子が配置された領域
２７  赤外線反射膜
２８  赤外線受光領域の中央部に配置されたスルーホール
２９  赤外線受光領域の中央部以外に配置されたスルーホール
３０  赤外線受光領域の全面に分布するように配置されたスルーホール
３１  第１の熱伝導層
３２  第２の熱伝導層
３５、３６  補償用感熱素子に繋がる導電層
３１１、３１２、３２１、３２２  熱伝導層
３３  第１の広域導電層
３４  第２の広域導電層
３７  第１の副導電層
３８  第２の副導電層
４１  カバー
４２  スリット
４３  ブリッジ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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