(57)【要約】【課題】  外気の温度変化に対する応答性を向上でき、且つ、構成が簡素化された赤外線検出器を提供すること。【解決手段】  基板１０のメンブレン１３上に少なくとも一部が形成され、赤外線を受光したときに生じる温度変化に基づいて電気信号を発生する検出素子２０と、検出素子２０の少なくとも一部を被覆するようにメンブレン１３上に形成された赤外線吸収膜３０とを備える赤外線センサ１００を、台座２１０上に配置した状態で、赤外線センサ１００を収納するように赤外線を透過する入射窓部２２１を有するキャップ２２０を台座２１０に組み付けてなる赤外線検出器３００において、入射窓部２２１を通して赤外線吸収膜３０へ入射する赤外線を妨げないようにキャップ２２０から赤外線センサ１００方向に突出し、ケース２００内に封入された気体よりも熱伝導率の大きい材料からなる突出部２２２をキャップ２２０に一体に設けた。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、基板に形成された薄肉部としてのメンブレンと、少なくとも一部が前記メンブレン上に形成され、赤外線を受光したときに生じる温度変化に基づいて電気信号を発生する検出素子と、前記検出素子の少なくとも一部を被覆するように前記メンブレン上に形成された赤外線吸収膜とにより構成される赤外線センサと、
台座と、赤外線を透過する窓部を有するキャップとにより構成されるケースとを備え、
前記赤外線センサを前記台座上に配置した状態で、前記赤外線センサを収納するように前記キャップを前記台座に組み付けてなる赤外線検出器において、
前記キャップは、前記窓部を通して前記赤外線吸収膜へ入射する赤外線を妨げないように前記キャップから前記赤外線センサ方向に突出し、前記ケース内に封入された気体よりも熱伝導率の大きい材料からなる突出部を有することを特徴とする赤外線検出器。
【請求項２】
前記突出部は前記赤外線センサと離間して設けられていることを特徴とする請求項１に記載の赤外線検出器。
【請求項３】
前記突出部は、前記キャップよりも熱伝導率の大きい材料からなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の赤外線検出器。
【請求項４】
前記突出部は、前記キャップに圧入固定されていることを特徴とする請求項３に記載の赤外線検出器。
【請求項５】
前記突出部は、前記キャップと同一材料を用いて前記キャップに一体に設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の赤外線検出器。
【請求項６】
前記検出素子は、温接点が前記メンブレン上に形成され、冷接点が前記メンブレンの形成領域を除く前記基板上に形成されてなる熱電対であることを特徴とする請求項１〜５いずれか１項に記載の赤外線検出器。
【請求項７】
前記基板は半導体基板であり、前記検出素子は絶縁膜を介して前記半導体基板上に形成されていることを特徴とする請求項１〜６いずれか１項に記載の赤外線検出器。
【請求項８】
前記赤外線センサは、回路チップを介して前記台座上に配置されていることを特徴とする請求項１〜７いずれか１項に記載の赤外線検出器。
【請求項９】
前記赤外線センサは、通電することにより抵抗体を発熱させて赤外線を放射する赤外線光源とともに、特定波長の赤外線吸収量により被測定ガスの種類および濃度を測定する赤外線検知式ガスセンサを構成し、前記検出素子は前記抵抗体と同一基板に形成されて同一の前記ケース内に配置されていることを特徴とする請求項１〜８いずれか1項に記載の赤外線検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、台座と、赤外線を透過する窓部を有するキャップとにより構成されるケース内に、赤外線センサを配置してなる赤外線検出器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１に開示されるように、台座と赤外線を透過する窓部を有するキャップとにより構成されるケース内に、赤外線センサを配置してなる赤外線検出器が知られている。
【０００３】
この赤外線検出器は、絶縁膜上に感温素子（熱電対）が形成されてなる赤外線センサを、赤外線透過窓（窓部）を有するキャン（キャップ）及びステム（台座）からなる容器（ケース）内に配置してなるものである。そして、絶縁膜とステムとの間に熱伝導率の大きい材料からなる支持部材を配置し、絶縁膜とキャンとの間にヒートシンクを配置している。これにより、キャン及びステムと赤外線センサとの温度差が低減され、外気の温度変化に対する出力の誤作動を防止（すなわち応答性を向上）している。
【特許文献１】特開平１１−１４２２４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記構成の赤外線検出器の場合、支持部材を赤外線センサとは別個に準備する必要がある。また、ヒートシンクは、その外周縁に、組み付け時においてキャンにより折り曲げられてキャン内周面と熱的に接触する複数の接触片を有するように複雑な加工が施されている。従って、赤外線検出器の構成が複雑である。
【０００５】
本発明は上記問題点に鑑み、外気の温度変化に対する応答性を向上でき、且つ、構成が簡素化された赤外線検出器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成する為に請求項１に記載の赤外線検出器は、基板と、基板に形成された薄肉部としてのメンブレンと、少なくとも一部がメンブレン上に形成され、赤外線を受光したときに生じる温度変化に基づいて電気信号を発生する検出素子と、検出素子の少なくとも一部を被覆するようにメンブレン上に形成された赤外線吸収膜とにより構成される赤外線センサと、台座と、赤外線を透過する窓部を有するキャップとにより構成されるケースとを備え、赤外線センサを台座上に配置した状態で、赤外線センサを収納するようにキャップを台座に組み付けてなるものである。そして、キャップは、窓部を通して赤外線吸収膜へ入射する赤外線を妨げないようにキャップから赤外線センサ方向に突出し、ケース内に封入された気体よりも熱伝導率の大きい材料からなる突出部を有することを特徴とする。
【０００７】
このように、本発明の赤外線検出器によると、基板のメンブレンに検出素子の少なくとも一部が形成されており、赤外線センサはケースを構成する台座上に配置されている。また、基板とキャップとの間には、キャップから赤外線センサ方向に突出し、ケース内に封入された気体よりも熱伝導率の大きい材料からなる突出部が配置されている。従って、赤外線センサとケースとの間に気体が封入されている場合よりも、赤外線センサとケースとの温度差を低減できるので、外気の温度変化に対する応答性が向上できる。
【０００８】
また、基板自体に検出素子が形成される薄肉部としてのメンブレンが形成され、キャップに赤外線センサ方向に突出する突出部が形成されている。従って、赤外線検出器の構成を簡素化できる。
【０００９】
尚、キャップに形成された突出部が赤外線センサと接する構成とすると、赤外線センサとキャップとの温度差がより小さくなる。しかしながら、その反面、基板に対する接触点が増えるので検出素子が受光した赤外線エネルギーが基板方向へ逃げやすくなる。すなわち、外気の温度変化に対する応答性向上には効果的ではあるもののセンサ感度が低下する恐れがある。従って、請求項２に記載のように、突出部は赤外線センサと離間して設けられると良い。
【００１０】
ここで、突出部は、キャップと異なる材料を用いて形成され、キャップと一体化された構成としても良い。この場合、請求項３に記載のように、突出部をキャップよりも熱伝導率の大きい材料を用いて形成することで、外気の温度変化に対する応答性をより向上させることもできる。また、突出部をキャップと一体化する方法としては、種々考えられるが、例えば請求項４に記載のように、突出部をキャップに圧入固定すると、別途固定部材を必要としないので構成を簡素化できる。尚、それ以外にも、接着剤による接着や溶接等により突出部をキャップと一体化することができる。
【００１１】
また、請求項５に記載のように、突出部がキャップと同一材料を用いてキャップに一体に設けられた構成としても良い。この場合、製造工程を簡素化することができる。
【００１２】
検出素子としては、例えば請求項６に記載のように、温接点がメンブレン上に形成され、冷接点がメンブレンの形成領域を除く基板上に形成されてなる熱電対を適用することができる。
【００１３】
請求項７に記載のように、基板は半導体基板であり、検出素子は絶縁膜を介して半導体基板上に形成される構成であると、一般的な半導体製造技術により容易にメンブレンを有する基板とすることができる。すなわち、構成が簡素化され、高感度な赤外線検出器を低コストで製造することができる。
【００１４】
赤外線センサは、メンブレン形成面の裏面側にて直接台座上に配置されるだけでなく、請求項８に記載のように、回路チップを介して台座上に配置される構成としても良い。
【００１５】
尚、請求項９に記載のように、赤外線センサが、通電することにより抵抗体を発熱させて赤外線を放射する赤外線光源とともに、特定波長の赤外線吸収量により被測定ガスの種類および濃度を測定する赤外線検知式ガスセンサを構成する場合、検出素子を抵抗体と同一基板に形成し同一のケース内に配置することで、請求項１〜８のいずれかに記載の赤外線検出器の発明を赤外線検知式ガスセンサに適用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を、図に基づいて説明する。尚、本実施形態においては、赤外線を検出する検出素子として熱電対を備えるサーモパイル型の赤外線センサを備える赤外線検出器を例にとり、以下に説明する。
【００１７】
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態における赤外線検出器のうち、赤外線センサの概略構成を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は上面側からみた平面図、（ｃ）は検出素子の構成及びセンサ出力の取り出しを示す模式図である。尚、図１（ｂ），（ｃ）においては、便宜上、赤外線吸収膜を省略して図示している。
【００１８】
図１（ａ）に示すように、赤外線センサ１００は、基板１０と、検出素子２０と、赤外線吸収膜３０とにより構成される。
【００１９】
基板１０はシリコンからなる半導体基板であり、基板１０の下面側から例えばウェットエッチングにより空洞部１１が形成されている。本実施形態において、空洞部１１は矩形状の領域をもって開口されており、この開口面積が基板１０の上面側へ行くほど縮小され、基板１０の上面では、図１（ｂ）に破線にて示されるような矩形状の領域となっている。
【００２０】
また、図１（ａ）に示すように、空洞部１１上を含む基板１０の上面には、酸化シリコン膜や窒化シリコン膜等からなる絶縁膜１２が形成されている。従って、空洞部１１上に位置する絶縁膜１２の部分が、基板１０における薄肉部、すなわちメンブレン１３として構成されている。尚、本実施形態においては、ＣＶＤ法等により、絶縁膜１２として、基板１０上に窒化シリコン膜が形成され、その上面に酸化シリコン膜が形成されている。
【００２１】
このように、基板１０が半導体基板であると、一般的な半導体製造技術により、基板１０に容易にメンブレン１３を形成することができる。すなわち、高感度な赤外線センサ１００を低コストで製造することができる。尚、基板１０としては、半導体基板以外にも、ガラス基板等を適用することが可能である。
【００２２】
検出素子２０は熱電対であり、図１（ｂ）に示すように、メンブレン１３からメンブレン１３外の基板１０の厚肉部位に渡って形成されている。熱電対は、図１（ｃ）に示すように、基板１０の上に異種材料２０ａ，２０ｂの膜が交互に複数組直列に延設され（サーモパイル）、一つおきの接合部が温接点２０ｃと冷接点２０ｄとなる。異種材料２０ａ，２０ｂの膜の組み合せとしては、例えば、アルミニウム膜と多結晶シリコン膜の組み合せを用いることができる。尚、図１（ｂ），（ｃ）では省略されているが、実際には、絶縁膜１２上に多結晶シリコン膜が形成され、ＢＰＳＧ（Boron−doped  Phospho−Silicate  Glass）等からなる層間絶縁膜を介して、アルミニウム膜が形成されている。尚、アルミニウム膜は層間絶縁膜に形成されたコンタクトホールを介して、各他結晶シリコン膜の端部間を接続しており、検出素子の一部を構成するとともに、検出素子と電極とを接続している。
【００２３】
このような熱電対２０を持つ赤外線センサ１００は、いわゆるサーモパイル型赤外線センサと呼ばれるものである。図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、熱電対２０の温接点２０ｃは、熱容量の小さいメンブレン１３上に形成されている。一方、熱電対２０の冷接点２０ｄは、メンブレン１３の外側における熱容量の大きい基板１０上に形成されており、基板１０がヒートシンクとしての役目を果たしている。
【００２４】
尚、検出素子２０は、少なくとも一部がメンブレン１３上に形成されるとともに、メンブレン１３上に形成された部位の少なくとも一部が赤外線吸収膜３０に被覆され、赤外線を受光したときに生じる温度変化に基づいて電気信号を発生するものであれば適用が可能である。従って、上記熱電対以外にも、抵抗体を備えるボロメータ型の検出素子や焦電体を備える焦電型の検出素子であっても良い。
【００２５】
赤外線吸収膜３０は、赤外線を効率良く吸収する材料からなり、検出素子２０の少なくとも一部を被覆するようにメンブレン１３上に形成されている。本実施形態における赤外線吸収膜３０は、ポリエステル樹脂にカーボンを含有させ、焼き固めたものであり、赤外線を吸収して検出素子２０の温接点２０ｃの温度を効率良く上昇させるように、温接点２０ａを被覆しつつメンブレン１３上に形成されている。尚、本実施形態においては、図示されない窒化シリコン膜等の保護膜を介して検出素子２０の少なくとも一部を被覆するように赤外線吸収膜３０が形成されている。
【００２６】
また、赤外線吸収膜３０は、メンブレン１３の形成領域端に対して、所定の間隙をもって形成されており、赤外線吸収膜３０の幅（図１（ａ）における基板平面方向の長さ）をＡ、メンブレン１３の幅をＣとすると、これらの比Ａ／Ｃが０．７５〜０．９０となっている。赤外線吸収膜３０とメンブレン１３との関係については、本出願人が特開２００２−３６５１４０号公報にて開示しているので、本実施形態における説明は省略する。
【００２７】
このように本実施形態の赤外線センサ１００は、検出素子（熱電対）２０の温接点２０ｃが、赤外線吸収膜３０に被覆されつつメンブレン１３上に形成されており、冷接点２０ｄがメンブレン１３を除く基板１０の厚肉部分に形成されている。
【００２８】
従って、人体などから赤外線が照射されると、赤外線吸収膜３０に赤外線が吸収されて、温度上昇が起こる。その結果、赤外線吸収膜３０の下に配置された温接点２０ｃの温度が上昇する。一方、冷接点２０ｄは、基板１０がヒートシンクとなっているため、温度上昇は起きない。このように、検出素子２０は、赤外線を受光したときの温接点２０ｃと冷接点２０ｄとの間に生じる温度差により検出素子２０の起電力を変化（ゼーベック効果）させ、その変化した起電力に基づいて赤外線を検出する。尚、図１（ｃ）に示す熱電対はサーモパイルとなっているため、各異種材料２０ａ，２０ｂの組で発生する起電力の総和が、検出素子２０の出力Ｖｏｕｔとなる。
【００２９】
そして、このように構成される赤外線センサ１００が、台座とキャップからなるケース２００内に配置され、赤外線検出器３００を構成する。次に、赤外線検出器３００について、図２及び図３を用いて説明する。尚、図２は赤外線検出器３００の概略構成を示す図である。図３はケース２００のうち、本実施形態の特徴部分であるキャップを説明するための概略断面図である。
【００３０】
従来、赤外線センサ１００は台座上に固定され、当該赤外線センサ１００を収納するように、赤外線を透過する入射窓部を有するキャップを台座に組み付けて赤外線検出器３００が形成される。このとき、赤外線吸収膜３０が効率よく赤外線を吸収するように、キャップ（入射窓部）と赤外線センサとは所定距離離間して配置されており、ケース内には気体（例えば空気、窒素等）が封入されている。従って、赤外線センサ１００は、台座とは接しているものの、キャップとの間に熱伝導率の小さい気体が存在するため、ケース外部の急激な温度変化に対して、赤外線センサ１００の温度が追従できず、外部温度と赤外線センサの温度が略等しくなるまでの間は正確な出力を得ることができない。すなわち、赤外線センサ１００の応答性が悪いという問題があった。
【００３１】
それに対し、本実施形態における赤外線検出器３００は、ケース２００を構成する台座２１０及びキャップ２２０のうち、キャップ２２０に特徴点がある。
【００３２】
図２に示すように、赤外線検出器３００は、台座２１０上に回路チップ２３０が固定され、当該回路チップ２３０上に赤外線センサ１００がスタック実装されている。台座２１０には、上下に貫通し、貫通部がハーメチックシールされた外部出力端子としてのターミナル２４０が設けられており、ターミナル２４０と赤外線センサ１００及び回路チップ２３０との間がボンディングワイヤ２４１により電気的に接続されている。そして、この状態で、キャップ２２０が台座２１０との間に形成する空間内に赤外線センサ１００及び回路チップ２３０を収納するように、キャップ２２０が台座２１０に組み付けられている。
【００３３】
キャップ２２０は、例えば円筒形状を有しており、台座２１０と対向する上部に、赤外線センサ１００の赤外線吸収膜３０に対応し、赤外線を透過する入射窓部２２１が形成されている。この入射窓部２２１は、キャップ２２０の上部に形成された開口部２２１ａと、当該開口部２２１ａを覆うように、キャップ２２０の内面側に気密に固定された赤外線波長選択フィルタ２２１ｂとにより構成されている。従って、赤外線は入射窓部２２１を通過する際に、所望の波長を有する赤外線のみが選択的に透過されて赤外線センサ１００の赤外線吸収膜３０に入射される。
【００３４】
また、キャップ２２０は、赤外線センサ１００方向に突出する突出部２２２を有している。この突出部２２２は、入射窓部２２１を通して赤外線吸収膜３０へ入射する赤外線（図２の破線間の領域）を妨げないように、ケース２００内に封入された気体よりも熱伝導率の大きい材料（例えば金属、樹脂等）を用いて形成されている。本実施形態における突出部２２２もキャップ２２０に対応した円筒形状を有しており、赤外線吸収膜３０へ入射する赤外線を妨げないように、上部が開口されている。このようにキャップ２２０が構成されると、赤外線センサ１００とキャップ２２０との間に気体が存在する場合よりも、赤外線センサ１００とキャップ２２０（外部）との温度差を低減することができる。すなわち、キャップ２２０の大きさ（外径）が同じでも、外部の温度変化に対する応答性を向上できる。尚、突出部２２２は、赤外線吸収膜３０へ入射する赤外線を妨げない範囲で、ケース２００内に封入される気体の体積（ケース２００内の空間）ができる限り小さくなるように設けられると良い。
【００３５】
また、本実施形態における突出部２２２は、キャップ２２０と異なる材料を用いて形成され、キャップ２２０に一体化されている。具体的には、キャップ２２０（例えば鉄系材料）よりも熱伝導率（例えばアルミ、銅等）の大きい材料を用いて形成されている。従って、外気の温度変化に対する応答性をより向上できる。このように、キャップ２２０と異なる材料を用いて突出部２２２を形成すると、キャップ２２０と同一材料を用いて一体に突出部２２２を形成する場合よりも、突出部２２２の形状を自由に設定することができる。
【００３６】
突出部２２２をキャップ２２０に一体化させる方法としては、例えば所定形状を有する突出部２２２を形成し、図３に示すようにキャップ２２０内に圧入することにより、付勢力によってキャップ２２０の内壁に突出部２２２を接触固定させて一体化させる方法を適用することができる。この場合、突出部２２２をキャップ２２０に固定するための固定部材が不要であり、突出部２２２も一体化させるために複雑な加工を必要としないので、構成を簡素化することができる。また、圧入により一体化させる場合、キャップ２２０及び突出部２２２を構成する材料の硬度が異なると、硬度の大きい材料表面の凹凸に他方の硬度が小さい材料が噛み込んで接触面積が増加するので、突出部２２２をキャップ２２０により安定して固定することができる。
【００３７】
尚、一体化させる方法としては、上記以外にも、接着（好ましくは導電性接着剤による）や溶接等を適用することができる。また、突出部２２２がキャップ２２０と同一材料からなる場合であっても、突出部２２２を別途形成し、圧入等によりキャップ２２０に一体化させることができる。
【００３８】
ここで、突出部２２２は、キャップ２２０から赤外線センサ１００方向に突出することで、突出部２２２を有さない場合よりも、キャップ２２０と赤外線センサ１００との間の熱伝導を向上させるためのものである。従って、突出部２２２が、検出素子２０と電気的に接続されない赤外線センサ１００の部位（例えば基板１０）に接する構成としても良い。このような構成とすると、赤外線センサ１００とキャップ２２０（外部）との温度差をより低減できるので、外気の温度変化に対する応答性向上に効果的である。しかしながら、赤外線センサ１００はすでに台座２１０上に配置されており、赤外線センサ１００に対する熱的な接触点が増えるので、赤外線吸収膜３０（検出素子２０）が受光した赤外線エネルギーが基板１０の厚肉方向へ逃げやすくなる。すなわち、センサ感度が低下する恐れがある。それに対し、本実施形態に示す赤外線検出器３００は、キャップ２２０の突出部２２２が、キャップ２２０から突出して赤外線センサ１００にできる限り近づきながらも接触しないように形成されている。このような構成であると、センサ感度を低下させない範囲で、外気の温度変化に対する応答性を向上することができる。
【００３９】
また、本実施形態における赤外線検出器３００においては、赤外線センサ１００を構成する基板１０自体がヒートシンクとしての役割を果たし、ケース２００を構成する台座２１０との間の熱伝導部材となっている。従って、赤外線センサ１００と台座２１０との間に別途熱伝導部材を設けなくとも良いので、外気の温度変化に対する応答性を向上させる構成を簡素化することができる。
【００４０】
尚、本実施形態において、突出部２２２がキャップ２２０とは異なる材料からなり、キャップ２２０に対して圧入固定されて一体化している例を示した。しかしながら、突出部２２２が、キャップ２２０と同一材料を用いてキャップ２２０に一体に設けられた構成としても良い。この場合、製造工程を簡素化することができる。
【００４１】
また、本実施形態において、赤外線センサ１００が回路チップ２３０を介して台座２１０上に固定されている例を示した。しかしながら、赤外線センサ１００が、基板１０のメンブレン１３形成面の裏面にて、台座２１０上に直接固定（例えば接着により）される構成としても良い。
【００４２】
以上本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態のみに限定されず、種々変更して実施することができる。
【００４３】
本実施形態において、赤外線センサ１００の基板１０に形成された空洞部１１が、基板１０のメンブレン１３形成面の裏面側のみに開口する例を示した。しかしながら、基板１０のメンブレン１３形成面の裏面側に閉じた空洞部１１を有する赤外線センサ１００にも本発明を適用することができる。その場合、空洞部１１は、エッチングホールを形成し、メンブレン１３の形成面側から基板１０をエッチングすることにより、形成することができる。
【００４４】
また、本実施形態で示した赤外線検出器３００の構成を、赤外線センサ１００とともに赤外線を放射する赤外線光源４００を備え、特定波長の赤外線吸収量により被測定ガスの種類および濃度を測定する赤外線検知式ガスセンサ５００（以下ガスセンサと示す）に適用することも可能である。その一例を図４に示す。尚、図４はガスセンサ５００に適用した場合の概略構成を示す図である。図４に示すように、台座２１０に組み付けられたキャップ２２０内には、赤外線センサ１００と、通電することにより抵抗体を発熱させて赤外線を放射する赤外線光源４００と、を同一基板に集積してなるセンサチップ４１０が、例えば回路チップ２３０を介して台座２１０上に配置されている。キャップ２２０には、入射窓部２２１とともに、赤外線光源４００に対応する位置に放射窓部２２３が設けられており、赤外線センサ１００に入射する赤外線を妨げず、且つ、赤外線光源４００から放射される赤外線を妨げないように、突出部２２２が例えば圧入によりキャップ２２０に一体に設けられている。そして、センサチップ４１０及び回路チップ２３０を内部に収納するようにキャップ２２０が台座２１０に組み付けられている。以上の部位が、本実施形態で示した赤外線検出器３００を適用した構成となっている。尚、突出部２２２は、キャップ２２０と同一材料からなり、キャップ２２０に一体に形成された構成としても良い。
【００４５】
そして、キャップ２２０を内部に収納するように、容器５１０が台座２１０に組み付けられている。尚、容器５１０の側面には、容器５１０内（キャップ２２０内を除く）に被測定ガスを含むガスが流入可能なようにガス出入り口５１１が複数設けられ、台座２１０と対向する上部内面には、赤外線光源４００から放射された赤外線を赤外線センサ１００に向けて反射する凹面鏡５１１が設けられている。従って、ガス出入り口５１１を通して容器５１０内（キャップ２２０内を除く）に流入された被測定ガス中を赤外線が往復し、その間に特定波長の赤外線が吸収され、赤外線センサ１００に到達する。このとき、被測定ガスの濃度に応じて赤外線センサ１００に到達する赤外線の強度が変わるので、それに応じて赤外線センサ１００の出力が変化し、被測定ガスの濃度が測定される構成となっている。尚、図４において、符号２４０は外部出力端子としてのターミナル、符号２４１はターミナル２４０とセンサチップ４１０及び回路チップ２３０を接続するボンディングワイヤ、符号２２４は、赤外線光源４００から放射された赤外線が、直接赤外線センサ１００に入射されるのを防止する隔壁を示している。
【００４６】
このように、赤外線光源４００と赤外線センサ１００が同一の基板に形成された所謂反射型のガスセンサ５００においても、キャップ２２０に突出部２２２を設けることで、キャップ２２０とセンサチップ４１０と間に気体が存在する場合よりも、外部の急激な温度変化に対する赤外線センサ１００の応答性を向上することができる。
【００４７】
尚、突出部２２２はセンサチップ４１０に接しないように形成されていることが好ましい。突出部２２２がセンサチップ４１０に接した状態にあると、赤外線光源４００から放射される赤外線エネルギー及び赤外線センサ１００が受光した赤外線エネルギーが突出部２２２を介してキャップ２２０側に熱放散されるので、赤外線センサ１００の受光効率が低下する。すなわち、ガスセンサ５００のセンサ感度が低下する。従って、突出部２２２は、キャップ２２０から突出して、センサチップ４１０にできる限り近づきながらも接触しないように形成されることが好ましい。
【００４８】
また、上述のガスセンサ５００においては、赤外線センサ１００側のキャップ２２０のみに突出部２２２を一体に設ける（例えば接着等）ことも可能である。しかしながら、図４に示すように、突出部２２２をキャップ２２０に圧入固定することで、構成を簡素化することができる。尚、突出部２２２の形成位置及び形状は図４に示す例に限定されるものではない。例えば、赤外線センサ１００側のキャップ２２０と、隔壁２２４との間に突出部２２２を設ける（例えば圧入固定により一体化）構成としても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の第１の実施形態における赤外線検出器のうち、赤外線センサの概略構成を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は上面側からみた平面図、（ｃ）は検出素子の構成及びセンサ出力の取り出しを示す模式図である。
【図２】赤外線検出器の概略構成を示す図である。
【図３】キャップを説明するための概略断面図である。
【図４】赤外線検知式ガスセンサに適用した場合の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
１０・・・基板
１３・・・メンブレン
２０・・・検出素子（熱電対）
３０・・・赤外線吸収膜
１００・・・赤外線センサ
２００・・・ケース
２１０・・・台座
２２０・・・キャップ
２２１・・・入射窓部
２２２・・・突出部
３００・・・赤外線検出器
４００・・・赤外線光源
５００・・・赤外線検知式ガスセンサ（ガスセンサ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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