(57)【要約】【課題】圧電性ノイズやクラックの発生を防止し、製造を容易にし、且つ、不良の発生を回避する。【解決手段】センサ素子４の焦電結晶としてＤＴＧＳまたはＤＬＡＴＧＳ単結晶材料を用いると共に、センサ素子４の下面の中央の、センサ素子４の下面の面積の９％〜１６％に相当する面積の略円形領域だけでセンサ素子４を導電性ペースト７により支持し、その余は空隙ｇとする。【効果】従来のＴＧＳ系結晶より優れた焦電特性が得られる。センサ素子の変形が可能になり、圧電性ノイズが発生したり、クラックが発生してしまうことを防止できる。略円形領域の面積をセンサ素子の下面の面積の９％〜１６％の間でコントロールすることにより、過不足のない熱伝導リンクを形成できる。製造時に充填材を挟み込む煩雑な作業が不要になり、充填材に起因する不良も発生しなくなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁体（１０）と、前記絶縁体（１０）の上面に形成した導電パタン（９ｄ）と、焦電結晶（４ａ）の上面に上部電極（４ｄ）を形成しかつ下面に下部電極（４ｅ）を形成したセンサ素子（４）と、前記導電パタン（９ｄ）と前記センサ素子（４）の間に介在して前記導電パタン（９ｄ）上に前記センサ素子（４）を支持する導電性ペースト（７）とを具備し、前記焦電結晶（４ａ）はＤＴＧＳまたはＤＬＡＴＧＳ単結晶材料からなり、前記センサ素子（４）の下面の中央の、前記センサ素子（４）の下面の面積の９％〜１６％に相当する面積の略円形領域については前記導電パタン（９ｄ）と前記センサ素子（４）の間に前記導電性ペースト（７）が介在し且つその余は空隙（ｇ）になっていることを特徴とする焦電センサ（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焦電センサに関し、さらに詳しくは、圧電性ノイズやクラックの発生を防止でき、製造が容易であり、且つ、不良の発生を回避することが出来る焦電センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、センサ素子の複数箇所をリード端子や柱状スペーサや導電性ペーストにより支持した構造の焦電センサが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
また、センサ素子の温度上昇による熱的な飽和やキュリー温度に近づくことによる感度低下を防ぐべく熱伝導リンクを大きくするために、センサ素子の下面を全面的にヒートシンク（基板）に接着した構造の焦電センサも知られている（例えば、特許文献２参照。）。
さらに、近年、ＴＧＳ（Triglycine Sulfate：硫酸三グリシン）系結晶の水素原子のすべて又は一部を重水素に置換し、キュリー温度をＴＳＧより高くしたＤＴＧＳや、さらにＬ−α−アラニンをドープしたＤＬＡＴＧＳの研究がなされている（例えば、非特許文献１，２，３参照。）。
【０００３】
【特許文献１】特開平０９−１８４７５６号公報（［０００２］［０００３］［０００６］）
【特許文献２】特開平１１−２０１８１６号公報
【非特許文献１】「Ferroelectric Domain Structure and Internal Bias Field in DL-α-Alanine-Doped Triglycine Sulfate」Japanese Journal of Appllied Physics, Vol.30, No.12A, December 1991, pp.3445-3449
【非特許文献２】「Growth and morphology of triglycine sulfate (TGC) crystals」Journal of Materials Science Letters, 8 (1989), pp.1348-1349
【非特許文献３】B.Brezina, M.Havrankova「L-Alanine Distribution in the Growth Pyramids of TGS Crystal and its Influence on the Growth, Switching and Domain Structure」Crysral Res. Technol
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年研究されているＤＴＧＳまたはＤＬＡＴＧＳ単結晶を焦電材料として用いてセンサ素子を構成することが考えられる。
しかし、このセンサ素子を、従来のようにリード端子や柱状スペーサや導電性ペーストにより複数箇所で支持したり、このセンサ素子の下面を全面的にヒートシンク（基板）に接着すると、センサ素子の変形が無理に抑えられるため、圧電性によるノイズが発生したり、クラックが発生してしまう問題点がある。
また、このセンサ素子の下面の１カ所だけをヒートシンク（基板）に接着すると共にシリコーンジェルのような充填材を挟み込むことで、センサ素子の変形を可能にし且つ熱伝導リンクを大きくすることが考えられるが、製造時に充填材を挟み込む作業が繁雑であり、充填材に起因する不良（ガスの発生や硬化など）が発生する問題点がある。
そこで、本発明の目的は、圧電性ノイズやクラックの発生を防止でき、製造が容易であり、且つ、不良の発生を回避することが出来る焦電センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の観点では、本発明は、絶縁体（１０）と、前記絶縁体（１０）の上面に形成した導電パタン（９ｄ）と、焦電結晶（４ａ）の上面に上部電極（４ｄ）を形成しかつ下面に下部電極（４ｅ）を形成したセンサ素子（４）と、前記導電パタン（９ｄ）と前記センサ素子（４）の間に介在して前記導電パタン（９ｄ）上に前記センサ素子（４）を支持する導電性ペースト（７）とを具備し、前記焦電結晶（４ａ）はＤＴＧＳまたはＤＬＡＴＧＳ単結晶材料からなり、前記センサ素子（４）の下面の中央の、前記センサ素子（４）の下面の面積の９％〜１６％に相当する面積の略円形領域については前記導電パタン（９ｄ）と前記センサ素子（４）の間に前記導電性ペースト（７）が介在し且つその余は空隙（ｇ）になっていることを特徴とする焦電センサ（１００）を提供する。
上記第１の観点による焦電センサでは、焦電結晶としてＤＴＧＳまたはＤＬＡＴＧＳ単結晶材料を用いるため、従来のＴＧＳ系結晶より優れた焦電特性が得られる。また、センサ素子の下面の中央の略円形領域だけを導電性ペーストで支持するため、センサ素子の変形が可能になり、圧電性ノイズが発生したり、クラックが発生してしまうことを防止できる。また、略円形領域の面積をセンサ素子の下面の面積の９％〜１６％の間でコントロールすることにより、過不足のない熱伝導リンクを形成できる。さらに、シリコーンジェルのような充填材を用いないため、製造時に充填材を挟み込む煩雑な作業が不要になり、充填材に起因する不良（ガスの発生や硬化など）も発生しなくなる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の焦電センサによれば、従来のＴＧＳ系結晶より優れた焦電特性が得られ、圧電性ノイズやクラックの発生を防止でき、製造が容易であり、且つ、充填材に起因する不良も発生しなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図に示す実施例により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【０００８】
図１は、実施例１に係る焦電センサ１００を示す一部破断正面図である。
この焦電センサ１００は、外部からの赤外線を通す開口部３を有するパッケージ上部１と、ピン１２ａ，１２ｂ（および１２ｃ）が貫通したパッケージ下部１１と、赤外線透過窓材２と、上面に導電パタン９ａ，９ｂ，９ｄ（および９ｃ）を形成した絶縁体１０と、センサ素子４と、ＦＥＴ５と、抵抗器６と、導電パタン９ｄとセンサ素子４の間に介在して導電パタン９ｄ上にセンサ素子４を支持する導電性ペースト７と、配線用のワイヤ８とを具備している。
センサ素子４の下面の中央領域については導電パタン（９ｄ）とセンサ素子４の間に導電性ペースト７が介在し且つその余は空隙ｇになっている。
【０００９】
図２に示すように、センサ素子４は、焦電結晶４ａの上面に上部電極４ｄを形成しかつ下面に下部電極４ｅを形成し、さらに上部電極４ｄ上に黒化膜４ｃを形成したものである。
焦電結晶４ａはＤＴＧＳまたはＤＬＡＴＧＳ単結晶を平板状に切り出したものであり、サイズは例えば２ｍｍ×２ｍｍ×３０μｍである。
【００１０】
図３は、焦電センサ１００からパッケージ上部１および赤外線透過窓材２を除去した上面図である。
ピン１２ａと抵抗器６の一端は導電パタン９ａで接続されている。また、ピン１２ａとセンサ素子４の上部電極４ｄはワイヤ８で接続されている。
ピン１２ｂとＦＥＴ５のソース端子は導電パタン９ｂで接続されている。
ピン１２ｃとＦＥＴ５のドレン端子は導電パタン９ｃで接続されている。
【００１１】
図４は、図３からセンサ素子４およびワイヤ８を除去した上面図である。
導電性ペースト７はドータイト（商品名：藤倉化成）であり、直径６００μｍ〜８００μｍの略円形である。従って、導電性ペースト７の面積は、センサ素子４の下面の面積の９％〜１６％に相当する。
【００１２】
図５は、センサ素子４の下面の面積に対する導電性ペースト７の面積の１００分率と応答時間の関係を示す特性図である。
ここで応答時間とは、ピーク強度が２０ｍＷ程度の変調光が焦電センサに入力し、それに対する出力信号を焦電センサが発生している状態で、変調光のピーク強度を瞬時に１０％程度低下させた時から出力信号が低下する時までに要する時間である。
例えば、面積率が１％（導電性ペースト７の直径が２００μｍ）のときの応答時間は４５秒であり、面積率が２.２５％（導電性ペースト７の直径が３００μｍ）のときの応答時間は３０秒であり、面積率が９％以上（導電性ペースト７の直径が６００μｍ以上）のときの応答時間は１秒未満である。応答時間は１秒未満が好ましいから、面積率は９％以上が必要である。
【００１３】
図６は、センサ素子４の下面の面積に対する導電性ペースト７の面積の１００分率とＳＮ比の関係を示す特性図である。
例えば、面積率が１６％以下（導電性ペースト７の直径が８００μｍ以下）のときのＳＮ比は３５０００：１より大きいが、面積率が５６％程度（導電性ペースト７の直径が１５００μｍ程度）になるとＳＮ比は３００００：１より小さくなる。ＳＮ比は３５０００：１より大きいことが好ましいから、面積率は１６％以下にすべきである。
【００１４】
焦電センサ１００は、次のようにして製造できる。
（１）導電パタン９ａ〜９ｄを形成した絶縁体１０上に、ＦＥＴ５および抵抗器６を半田付けまたは導電性ペーストで固定する。
（２）導電パタン９ｄ上の、センサ素子４を設置する部分に、導電性ペースト７をディスペンサで塗布する。なお、導電性ペースト７上にセンサ素子４を載せたときに導電性ペースト７が略円形状に広がってその面積がセンサ素子４の９％〜１６％になるように、導電性ペースト７の粘度（希釈度）およびディスペンサによる塗布量を調整する。
（３）導電性ペースト７上にセンサ素子４を載せ、熱をかけて硬化させる。
（４）ＦＥＴ５，抵抗器６およびセンサ素子４を設置した絶縁体１０をパッケージ下部１１に固定する。
（５）ピン１２ａ〜１２ｃと導電パタン９ａ〜９ｃを半田付けまたは導電性ペーストで接続する。また、ワイヤ８を配線する。
（６）パッケージ下部１１にパッケージ上部１を溶接などによって接合し、乾燥窒素などを封入し、赤外線透過窓材２を接着する。
【００１５】
実施例１の焦電センサ１００によれば、焦電結晶４ａとしてＤＴＧＳまたはＤＬＡＴＧＳ単結晶材料を用いるため、従来のＴＧＳ系結晶より優れた焦電特性が得られる。また、センサ素子４の下面の中央の略円形領域だけを導電性ペースト７で支持するため、センサ素子４の変形が可能になり、圧電性ノイズが発生したり、クラックが発生してしまうことを防止できる。また、導電性ペースト７の面積をセンサ素子４の下面の面積の９％〜１６％の間でコントロールすることにより、過不足のない熱伝導リンクを形成できる。さらに、シリコーンジェルのような充填材を用いないため、製造時に充填材を挟み込む煩雑な作業が不要になり、充填材に起因する不良（ガスの発生や硬化など）も発生しなくなる。
【産業上の利用可能性】
【００１６】
本発明の焦電センサは、熱型赤外センサとして利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施例１に係る焦電センサを示す一部破断正面図である。
【図２】センサ素子の正面図である。
【図３】焦電センサからパッケージ上部および赤外線透過窓材を除去した上面図である。
【図４】焦電センサからパッケージ上部，赤外線透過窓材，センサ素子およびワイヤを除去した上面図である。
【図５】センサ素子の下面の面積に対する導電性ペーストの面積の１００分率と応答時間の関係を示す特性図である。
【図６】センサ素子の下面の面積に対する導電性ペーストの面積の１００分率とＳＮ比の関係を示す特性図である。
【符号の説明】
【００１８】
４          センサ素子
７          導電性ペースト
１０        絶縁体
１００      焦電センサ
【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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