(57)【要約】【課題】加工コストの削減を図ることのできる赤外線センサモジュールを得る。【解決手段】多角形状の光学素子５の外周側面５ｃに光学素子５の角部Ｃの上部隅部が露出するように封止材１３を塗布して当該光学素子５を導電性ケース６に接合した。そして、光学素子５の複数の角部Ｃのうち少なくとも１つの角部Ｃの露出部Ｍと導電性ケース６の天壁６１とに亘って導電性接着剤１５を塗布するようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に実装した赤外線センサを中空封止する導電性ケースを備え、当該導電性ケースに設けた赤外線の入射窓に、表裏面の少なくとも一方にフィルタ膜がコーティングされ、輪郭形状が多角形状の光学素子が取り付けられる赤外線センサモジュールであって、
前記多角形状の光学素子の外周側面に前記光学素子の角部の少なくとも上部隅部が露出するように封止材を塗布して当該光学素子を前記導電性ケースに接合し、
前記光学素子の複数の角部のうち少なくとも１つの角部の露出部と前記導電性ケースとに亘って導電性接着剤を塗布するようにしたことを特徴とする赤外線センサモジュール。
【請求項２】
前記封止材がエポキシ樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の赤外線センサモジュール。
【請求項３】
前記封止材が低融点ガラスであることを特徴とする請求項１に記載の赤外線センサモジュール。
【請求項４】
前記光学素子が前記導電性ケースの内側に取り付けられてパッケージに内包されていることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の赤外線センサモジュール。
【請求項５】
前記光学素子は、前記導電性ケースに搭載される側が平坦面となり、その反対面が凸面となる光学レンズであることを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか１項に記載の赤外線センサモジュール。
【請求項６】
前記光学素子は、厚みが一定となる光学フィルタであることを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか１項に記載の赤外線センサモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外線センサモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、赤外線センサモジュールとして、導電性ケースに形成されて赤外線信号を入射させる入射窓に、赤外線信号を選択的に通す光学フィルタ（光学素子）を取り付けたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この特許文献１では、光学素子は非絶縁性基材で形成されており、その表裏面には赤外線を効率良く透過させる絶縁性のフィルタ膜（絶縁膜）がコーティングされている。そして、入射窓から電磁波ノイズが侵入するのを防ぐために、光学素子はパッケージの金属部と電気的に接続されており、光学素子とパッケージとが同電位となるようにしている。このとき、光学素子を導電性接合材によって導電性ケースに接着することで、光学素子とパッケージとが同電位となるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平６−８０１３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、かかる従来の技術では、光学素子は表裏面に絶縁性のフィルタ膜がコーティングされているため、光学素子と導電性ケースとを電気的に接続するためには、フィルタ膜を除去する必要がある。そのため、片面側の外周縁部に段差状の切欠部を形成して母材である非絶縁性基材を露出させ、この露出部分を導電性ケースに導電性接合材を介して接合させていた。
【０００６】
このように、従来の技術では、フィルタ膜を除去するために切欠部の形成工程が必要となり、光学素子の加工コストが高くなってしまうという問題点があった。
【０００７】
そこで、本発明は、加工コストの削減を図ることのできる赤外線センサモジュールを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明にあっては、基板に実装した赤外線センサを中空封止する導電性ケースを備え、当該導電性ケースに設けた赤外線の入射窓に、表裏面の少なくとも一方にフィルタ膜がコーティングされ、輪郭形状が多角形状の光学素子が取り付けられる赤外線センサモジュールであって、前記多角形状の光学素子の外周側面に前記光学素子の角部の少なくとも上部隅部が露出するように封止材を塗布して前記光学素子を前記導電性ケースに接合し、前記光学素子の複数の角部のうち少なくとも１つの角部の露出部と前記導電性ケースとに亘って導電性接着剤を塗布するようにしたことを主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、多角形状の光学素子の外周側面に光学素子の角部の少なくとも上部隅部が露出するように封止材を塗布して当該光学素子を導電性ケースに接合している。そして、光学素子の複数の角部のうち少なくとも１つの角部の露出部と導電性ケースとに亘って導電性接着剤を塗布するようにしている。このように、本発明によれば、光学素子の非絶縁性基材が露出した部分を利用し、当該露出部と導電性ケースとに亘って導電性接着剤を塗布するようにしている。そのため、フィルタ膜の除去加工を行うことなく光学素子を導電性ケースに電気的に接続させることができ、加工コストの削減を図ることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の一実施形態にかかる赤外線センサモジュールを示す断面図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態にかかる光学素子の搭載部分を導電性ケースの内方から見た拡大斜視図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態にかかる光学素子の搭載部分の底面図である。
【図４】図４は、図３のＡ−Ａ断面図である。
【図５】図５は、他の変形例を示す図であって、図４に対応した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１２】
本実施形態にかかる赤外線センサモジュール１は、赤外線センサ３、処理回路（ＩＣ搭載部）４、光学素子としての光学レンズ５および導電性ケースとしての金属ケース６などを備えており、回路基板（基板）２に実装されている。この赤外線モジュール１は、赤外線を受信して、例えば温度分布や熱源の有無などを検出するものである。
【００１３】
赤外線センサ３は、測定しようとする対象物体の赤外線を受信するようになっており、この赤外線センサ３で受信した赤外線がＩＣを用いた処理回路４で処理される。光学レンズ５は、入射する赤外線を赤外線センサ３に結像させるようになっており、この光学レンズ５は金属ケース６に保持されている。
【００１４】
基板２は、ほぼ矩形の平板形状をなしており、セラミック基板などの多層基板として形成されている。そして、基板２の内層には図示せぬグランドパターンや電気回路配線が形成されている。グランドパターンはベタグランドパターンであり、基板２内を通って図示せぬ外部端子によってグランドに接続される。
【００１５】
赤外線センサ３および処理回路４は、基板２の上面に配置されており、ダイボンド樹脂１１およびワイヤ１２によってダイボンドおよびワイヤボンドすることで実装されている。赤外線センサ３と処理回路４とは、ワイヤ１２によって相互に電気的に接続されており、赤外線センサ３は、ワイヤ１２によって基板２の図示せぬ電気回路配線に接続されている。
【００１６】
赤外線センサ３は、多数の受光素子がアレイ（格子）状に配列されており、各受光素子毎に赤外線信号を受光して受光強度に対応する出力信号を出力するようになっている。処理回路４は、赤外線センサ３の出力信号を処理し、赤外線センサ３の出力信号に基づいて、例えば温度分布や熱源の有無などの検出処理を行うものである。
【００１７】
光学レンズ５は、赤外線センサ３の受光面との間に所定距離をおいて保持されており、赤外線センサ３に赤外線を結像させるようにしている。また、レンズ５は、赤外線センサ３と対向するように赤外線センサ３の上方に配置されている。
【００１８】
また、光学レンズ５には、赤外線透過率の良いＳｉなどの非絶縁性基材により、赤外線の集光機能を司るレンズ母体５ａが形成されている。このレンズ母体５ａの表裏両面（なお、片面であってもよい）には、赤外線周辺波長を選択的に透過させる光学多層膜からなるフィルタ膜５ｂがコーティングされている。このフィルタ膜５は電気を通さない絶縁膜である。
【００１９】
さらに、本実施形態では、光学レンズ５は、平面視における輪郭形状が多角形状となるように形成されている。具体的には、図２および図３に示すように、角部Ｃが４箇所設けられる矩形状に形成されている。そして、図４に示すように、上面（図２および図３では下面）が平坦面、下面（図２および図３では上面）が凸面となる凸レンズとして形成されている。なお、図２および図３では、光学レンズ５を下方から見た状態を示しており、図４では、光学レンズ５を上下逆に配置した状態を示している。そして、図２から図４では、平坦面となった光学レンズ５の上面が、後述する金属ケース６の天壁６１の内面となる下面に搭載された状態を示している。
【００２０】
金属ケース６は、図１に示すように、天壁６１と側壁６２とを有しており、天壁６１は、基板２の外側形状にほぼ沿った矩形状に形成されている。一方、側壁６２は、天壁６１の四辺から垂設して赤外線センサ３を囲繞している。すなわち、本実施形態では、金属ケース６は、天壁６１および側壁６２によってほぼ直方体の箱状に形成されている。
【００２１】
天壁６１には、赤外線を入射させるための入射窓６３が、赤外線センサ３に対応する部位、つまり、赤外線センサ３の直上に形成されている。この入射窓６３は、光学レンズ５の外側形状に沿った矩形状に形成されている。また、入射窓６３の内側寸法は光学レンズ５の外側寸法よりも若干小さく形成されており、入射窓６３の内周縁部で光学レンズ５の平坦となった上面の外周縁部を支持できるようにしている。
【００２２】
そして、図１に示すように、光学レンズ５の上面の外周縁部を入射窓６３の内周縁部下面に重ね合わせた状態で、光学レンズ５の外周側面５ｃが封止材としての封止樹脂１３によって天壁６１の内面（下面）に接合されている。
【００２３】
また、周方向に配置される４面の側壁６２は、それぞれの下端縁が面一に形成されており、それら側壁６２の下端縁の外周全周が、基板２の上面の外周部に設けた接合用電極１４に接合されている。
【００２４】
このように、本実施形態では、金属ケース６と光学レンズ５と基板２とにより囲まれた空間が気密封止され、赤外線センサ３および処理回路４が気密封止された内方に中空封止されている。接合用電極１４は基板２のグランドパターンと電気的に接続された導電部材により形成されている。このとき、天壁６１の内側に取り付けられた光学レンズ５は、金属ケース６および基板２（パッケージ）に内包されることとなる。
【００２５】
ここで、本実施形態では、矩形状（多角形状）の光学レンズ（光学素子）５の外周側面５ｃに光学レンズ５の角部Ｃの少なくとも上部隅部が露出するように封止樹脂（封止材）１３を塗布して当該光学レンズ５を金属ケース（導電性ケース）６に接合している。
【００２６】
具体的には、光学レンズ５を金属ケース６に接合する封止樹脂１３の粘度が、光学レンズ５の外周側面５ｃに塗布した際に、光学レンズ５の角部Ｃの上部隅部に塗布抜け部（露出部）Ｍが生ずる程度の粘度となるようにしている。そして、このような封止樹脂１３を光学レンズ５の外周側面５ｃに塗布することで、光学レンズ５の角部Ｃの上部隅部が露出するようにしている。なお、光学レンズ５の外周側面５ｃに塗布した際に、光学レンズ５の角部Ｃの上部隅部に塗布抜け部（露出部）Ｍが生ずる程度の粘度となる封止樹脂１３としては、エポキシ樹脂が適している。光学レンズ５の角部Ｃではエポキシ樹脂（封止樹脂１３）の表面張力によるぬれ上がりが小さいため、光学レンズ５の外周側面５ｃにこのエポキシ樹脂（封止樹脂１３）を塗布すると、光学レンズ５の角部Ｃに塗布抜け部Ｍを形成することができる。また、エポキシ樹脂は、密封性に優れた絶縁性樹脂である。なお、封止樹脂１３としては、エポキシ樹脂以外にも低融点ガラスを用いることができ、この低融点ガラスによっても優れた接合性と密封性を発揮することができる。
【００２７】
そして、本実施形態では、図３および図４に示すように、光学レンズ５の各角部Ｃの塗布抜け部Ｍと金属ケース６の天壁６１とに亘って導電性接着剤１５を塗布するようにしている。すなわち、光学レンズ５の外周側面５ｃ（非絶縁性基材の母体５ａが露出した部分）である塗布抜け部Ｍに導電性接着剤１５を塗布するようにしている。なお、図２では、導電性接着剤１５を塗布する前の状態を示している。
【００２８】
したがって、塗布抜け部Ｍと金属ケース６の天壁６１とに亘って導電性接着剤１５を塗布することで、光学レンズ５の母体５ａが、導電性接着剤１５を介して金属ケース６と電気的に接続されて同電位化されることとなる。これにより、入射窓６３から電磁波ノイズが侵入するのを効率良く抑制することができ、赤外線センサ３が、入射窓６３が向いている方向の赤外線を精度良く検知することができるようになる。なお、導電性接着剤１５の塗布部分は、光学レンズ５の全ての角部Ｃに限ることなく少なくとも１つの角部Ｃであればよい。
【００２９】
以上説明したように、本実施形態では、矩形状（多角形状）の光学レンズ（光学素子）５の外周側面５ｃに光学レンズ５の角部Ｃの上部隅部が露出するように封止樹脂（封止材）１３を塗布して当該光学レンズ５を金属ケース（導電性ケース）６に接合している。このとき、光学レンズ５の外周側面５ｃに塗布した際に、光学レンズ５の角部Ｃの上部隅部に塗布抜け部（露出部）Ｍが生ずる程度の粘度となる封止樹脂１３であるエポキシ樹脂を用いている。そして、このエポキシ樹脂を光学レンズ５の外周側面５ｃに塗布することで、光学レンズ５の角部Ｃに塗布抜け部Ｍが形成されるようにしている。そして、光学レンズ（光学素子）５の複数の角部Ｃのうち少なくとも１つの角部Ｃの塗布抜け部（露出部）Ｍと金属ケース（導電性ケース）６の天壁６１とに亘って導電性接着剤１５を塗布するようにしている。このように、本発明によれば、光学レンズ（光学素子）５の外周側面５ｃの塗布抜け部Ｍ（光学素子の非絶縁性基材が露出した部分）を利用し、当該塗布抜け部Ｍと金属ケース（導電性ケース）６の天壁６１とに亘って導電性接着剤１５を塗布するようにしている。そのため、光学レンズ５の表裏面にコーティングされているフィルタ膜５ｂの除去加工を行うことなく光学レンズ（光学素子）５を金属ケース（導電性ケース）６に電気的に接続させることができ、加工コストの削減を図ることができるようになる。
【００３０】
また、導電性接着剤１５の塗布箇所は光学レンズ５の角部Ｃに限られるため、導電性接着剤１５の使用量を削減できる。また、導電性接着剤１５が塗布される塗布抜け部Ｍは、塗布樹脂１３を塗布することにより自然に発生する部分であるため、塗布した塗布樹脂１３の一部を剥がすなどの加工も不要となる。
【００３１】
また、本実施形態によれば、光学レンズ５の外周側面５ｃに塗布する封止材にエポキシ樹脂を用いている。そのため、光学レンズ５の周囲を金属ケース６に接合しつつ封止することができる上、光学レンズ５の角部Ｃに所望の塗布抜け部Ｍを安定して発生させることができる。
【００３２】
なお、封止材として低融点ガラスを用いた場合であっても、上述したエポキシ樹脂と同様に、光学レンズ５の接合性と封止性を兼ね備えつつ、所望の塗布抜け部Ｍを発生させることができる。
【００３３】
また、本実施形態によれば、光学レンズ５を金属ケース６（天壁６１）の内側に取り付けてパッケージに内包させている。そのため、金属ケース６で気密封止した後の熱履歴などにより内圧が増加した場合に、この内圧が光学レンズ５を金属ケース６に押し付ける方向に作用するため、光学レンズ５の接合部への応力影響を低減することができる。
【００３４】
また、本実施形態によれば、光学素子を光学レンズ５で形成しており、この光学レンズ５は、金属ケース６に搭載される側が平坦面となり、その反対面が凸面となっている。そのため、光学レンズ５の平坦面を金属ケース６（天壁６１）に当接させて接合することができ、光学レンズ５の搭載部分に機械加工を施す必要がなくなり、光学レンズ５の加工コストをより一層低下させることができる。また、光学レンズ（凸レンズ）５を用いることで、入射する赤外線を赤外線センサ３により集光させることができるようになる。
【００３５】
なお、上記実施形態では、光学素子を光学レンズ５で形成したものを例示したが、光学素子を図５に示すような光学フィルタ７で形成してもよい。光学フィルタ７は、図５に示すように、厚さｔが全体に亘って一定となるように形成されている。なお、図５でも、図４と同様に光学フィルタ７を上下逆に配置して示している。この光学フィルタ７にあっても、非絶縁性基材の母体７ａの表裏面（片面でもよい）にフィルタ膜７ｂがコーティングされており、光学レンズ５と同様に外側形状が矩形状となっている。また、光学フィルタ７を金属ケース６に搭載する際には、外周側面７ｃに封止樹脂１３が塗布されるようになっている。
【００３６】
そして、本変形例の光学フィルタ７の実装構造は、上記実施形態の光学レンズ５の実装構造と同様である。図５では上記実施形態と同一構成部分には同一符号を付している。
【００３７】
このような光学フィルタ７を光学素子として用いても、光学レンズ５を光学素子として用いた場合とほぼ同様の作用、効果を奏することができる。
【００３８】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されず、種々の変形が可能である。
【００３９】
例えば、上記実施形態では、外側形状が４つの角部を有する矩形状の光学素子を例示したが、それ以外の多角形状であってもよい。
【００４０】
また、上記実施形態では、全ての角部に形成された塗布抜け部（露出部）を導電性接着剤によって金属ケースに接続したものを例示したが、少なくとも１つの角部の塗布抜け部（露出部）を導電性接着剤によって接続していればよい。
【００４１】
また、基板や導電性ケース、その他細部のスペック（形状、大きさ、レイアウト等）も適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１  赤外線センサモジュール
２  回路基板（基板）
３  赤外線センサ
５  光学レンズ（光学素子）
５ａ  母体（非絶縁性基材）
５ｂ  フィルタ膜
５ｃ  外周側面
６  金属ケース（導電性ケース）
６３  入射窓
７  光学フィルタ（光学素子）
７ａ  母体（非絶縁性基材）
７ｂ  フィルタ膜
７ｃ  外周側面
１３  封止樹脂（封止材）
１５  導電性接着剤
Ｃ  角部
Ｍ  塗布抜け部（露出部）
【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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