(57)【要約】      （修正有）【課題】表面実装に対応したパッケージで、シールド性を備え、且つ、任意の視野を得る事が可能な焦電型赤外線検出器を提供すること。【解決手段】焦電型赤外線検出器は、焦電型赤外線センサ素子１、ＦＥＴ２、抵抗３、高周波ノイズ対策用の抵抗、コンデンサ４が、ベース上に搭載され、約２６０℃のリフロー温度に耐え得る導電性接着剤、及び、はんだにて電気的接続を行っている。また、所望のサイズの赤外線を取り込む為の開口部へ光学フィルター６を接着剤等で機械的、電気的に固定した金属缶７とベースとを、溶接あるいはロウ付けにより電気的に接続させ機械的に固定されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
焦電型赤外線センサ素子、ＦＥＴ、ゲート抵抗等を実装した表面実装型セラミックパッケージ基板と、光学フィルターを具備した金属缶を、溶接技術により機械的固定且つ、電気的接続する事を特徴とする表面実装型の焦電型赤外線検出器。
【請求項２】
請求項１の表面実装型の焦電型赤外線検出器に於いて、前記セラミックパッケージと前記金属缶を、ロウ付け技術により機械的固定且つ、電気的接続する事を特徴とする表面実装型の焦電型赤外線検出器。
【請求項３】
請求項１あるいは請求項２の焦電型赤外線検出器に於いて、表面実装可能な出力取り出し用端子へのロウ付け等によりリード端子を取り付ける事を特徴とする焦電型赤外線検出器。
【請求項４】
請求項１、並びに、請求項２の表面実装型赤外線検出器に於いて、リード部を除くパッケージサイズが、４．７×４．７×２．２ｍｍｔ未満に納める事を特徴とする表面実装型の焦電型赤外線検出器。
【請求項５】
請求項１、請求項２、請求項３並びに、請求項４の表面実装型赤外線検出器に於いて、表面実装対応の装置に対応したテーピングリールへ配列・包装する事を特徴とする表面実装型の焦電型赤外線検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焦電型赤外線検出器に関し、詳しくは、経済性に優れた表面実装可能なパッケージであり、パッケージのシールド性を向上させた焦電型赤外線検出器、及び、パッケージサイズが４．７×４．７×２．２ｍｍｔ未満に納める事が可能であり、且つ、表面実装対応した装置によって実装可能なテーピングリールに配列・包装する事によって経済性に優れた焦電型赤外線検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の焦電型赤外線検出器は、図１に示すように、赤外線を受光し、赤外線入射量の変化により電荷を生じる焦電型赤外線センサ素子１と、焦電型赤外線センサ素子１を支える焦電型赤外線センサ素子支持台１０、焦電型赤外線センサ素子１により生じた電荷を電圧に変換するＦＥＴ２及び抵抗３、外来ノイズ除去用の抵抗３及びコンデンサ４がアルミナ材等の基板５に搭載され、光学フィルター６を具備した金属缶７と電気的接続を為すリード端子８を具備したヘッダー９によるシールドケースにハーメチックシールされた構造となっている。（特許文献１参照）
【０００３】
また、図２に示すように、焦電型赤外線センサ素子支持台１１、ＦＥＴ２及び抵抗３、コンデンサ４を個別にヘッダー９上にダイボンディング後、各部品間の電気的接続を金ワイヤー１２によるワイヤーボンディングにて行った構造も提案されている。（特許文献１参照）
【０００４】
その他にも、特許文献２で提案されている、表面実装可能な、焦電型赤外線検出器もある。
【０００５】
しかしながら、特許文献１の焦電型赤外線検出器に於いては、光学フィルター６を具備した金属缶７とヘッダー９によりハーメチックされた構造であるため、シールド性に関しては十分だが、ヘッダー９を使用していることより、表面実装には適していない。
【０００６】
また、特許文献１の焦電型赤外線検出器に於いては、配列・包装方法がテーピングリールではない為、表面実装に対応していない。
【０００７】
特許文献２の赤外線センサに於いては、樹脂パッケージによるシールドである為、特許文献１に比べ、シールド効果が落ちる。更に箱型のパッケージの上部開口部に、光学フィルターを直接取り付ける構造になっている為、視野はパッケージサイズに依存し、任意の視野を作り出す事が困難である。また、構造が複雑で、且つ、高価な光学フィルターをパッケージの上部開口部全面に取り付ける必要がある為、経済性に劣る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特願２００９−１１９８８
【特許文献２】特開２００７−２８８１６８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するものであり、表面実装可能な簡素化された構造を有し、シールド性に優れ、パッケージサイズが４．７×４．７×２．２ｍｍｔ未満に納める事が可能であり、且つ、表面実装対応した装置によって実装可能なテーピングリールに配列・包装する事によって、経済性に優れた焦電型赤外線検出器を提供する事を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決する為に、本焦電型赤外線検出器は、焦電型赤外線センサ素子と、最下面に表面実装可能な出力取り出し用端子を形成し、最上面に素子と信号処理用回路部品を搭載するメタルパターンと、光学フィルターを具備した金属缶と接合する為のメタルパターンと素子とベース部の間に空間を設ける事が可能な構造を有し、いずれかの層に光学フィルターを具備した金属缶と接合する為のメタルパターンとスルーホールで接続された全面グラウンド層を具備したベース部と、赤外線受光面（上面）に所望のサイズの赤外線を取り込む為の開口部へ赤外線を透過させる様に構成された光学フィルターを具備した金属缶を具備することを特徴とする。
【００１１】
また、前記ベース部は、最上面に素子と信号処理用回路部品を搭載するメタルパターン、光学フィルターを具備した金属缶と接合する為のメタルパターンを有する。また、ベース最上面には、焦電素子の出力を効率よく得る為に必要な、素子−ベース間の空間を設ける事が可能なキャビティー、あるいは素子の両端を支える支持台構造を有する。更に、いずれかの層に光学フィルターを具備した金属缶と接合する為のメタルパターンとスルーホールで接続された全面グラウンド層を有する。 
【００１２】
尚、最下面に表面実装可能な出力取り出し用端子を有するが、ロウ付け等によりリード端子を取り付けることも可能である。
【００１３】
赤外線を受光し赤外線入射量の変化により電荷を生じる焦電素子、及び焦電素子により生じた電荷を電圧に変換するFET、抵抗、及びコンデンサを、前記ベース部へのパターン配線により電気的接続された構造体において、前記ベース部は、高さ０．５mmの構造体とし、光学フィルターを具備した金属缶の高さを１．７mm未満の形状体として、トータル高さ寸法２．２mm未満へ格納した構造体とする。
【００１４】
前記焦電型赤外線センサ素子は、強誘電体の表面に、電極を設けたものを使用する。但し、本発明の焦電型赤外線検出器は、約２６０℃のリフロー処理に耐え得る高いキュリー温度を備えた赤外線センサ素子を使用する。
【００１５】
また、前記金属缶と光学フィルターにて接着された構造の為、金属缶高さ、及び赤外線受光窓となる金属缶の開口部サイズを、ベース部のパッケージサイズに依存される事無く任意のサイズへの変更が可能な事から、容易に所望の視野を得る事が出来る。
【００１６】
前記ベース、光学フィルターを具備した金属缶は、溶接あるいはロウ付けによって接合し、気密封止される。この様に気密封止されることによって、前記ベース、光学フィルターを具備した金属缶の電気的接合がなされた焦電型赤外線検出器のパッケージとなる。
【００１７】
前記実装型赤外線検出器に於いて、テーピングリールへ配列・包装する事で表面実装の装置に対応した表面実装型焦電型赤外線検出器となる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の焦電型赤外線検出器は、上記のような構成となることより、表面実装可能な簡素化された構造を有し、シールド性に優れ、小型パッケージとすることで、経済性に優れた焦電型赤外線検出器を提供する事が可能である。。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】従来の特許文献１に係る焦電型赤外線検出器を示す斜視分解概略図である。
【図２】従来の特許文献１に係る他の形態の焦電型赤外線検出器を示す斜視分解概略図である。
【図３】本発明の実施例１に係る焦電型赤外線検出器を示す断面図と斜視外観図である。
【図４】本発明の実施例２に係る焦電型赤外線検出器を示す断面図と斜視外観図である。
【図５】本発明の実施例２による基板実装概略図である。
【図６】本発明の実施例２の別手法による基板実装概略図である。
【図７】実施例１のテーピングリールへの配列を示す概略図である。
【図８】実施例１と従来品のＲＦＩ測定の出力波形である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。
【００２１】
ベース１６（ａ）、１６（ｂ）は、１層以上の層からなるセラミック基板で、焦電型赤外線センサ素子１３の出力を効率よく得る為に必要な素子−ベース間の空間を設ける事が可能なキャビティー１４を備える構造（ａ）、あるいは素子両端を支える焦電型赤外線センサ素子支持層１５を備える構造（ｂ）で、ベース１６（ａ）、１６（ｂ）最上面に金属膜により形成された配線上に焦電型赤外線センサ素子１３により生じた電荷を電圧に変換するＦＥＴ１７、抵抗器１８、外来ノイズ除去用の抵抗１８及びコンデンサ１９が、はんだ等により部品実装され、電気的接続されている。
【００２２】
また、前記ベース１６（ａ）、１６（ｂ）上の金属膜配線の上にはパターンショート防止の為、絶縁保護膜を設けても良い。
【００２３】
また、前記焦電型赤外線センサ素子１３は導電性接着剤等によりキャビティー１４に橋かける様に、あるいは焦電型赤外線センサ素子支持層１５上へ、電気的接続されている。
【００２４】
赤外線受光面（上面）に開口部を有したハット型のニッケル、金等によりメッキ仕上げされた金属缶２０と、所望の赤外線を透過する光学フィルター２１は、耐熱性接着剤を用いて、加圧状態によって電気的に接続され、機械的に固定を行う。
【００２５】
また、前記ベース１６（ａ）、１６（ｂ）は、最上面に所望の赤外線を透過する光学フィルター２１を赤外線受光面（上面）の開口部へ具備したハット型の金属缶２０と電気的に接続され、機械的に接続する為の金属膜配線を有し、いずれかの層に形成された全面グランド層とスルーホールにより接続されており、最下面に表面実装可能な出力取り出し用端子を有する。
【００２６】
ベース１６（ａ）、１６（ｂ）と所望の赤外線を透過する光学フィルター２１を赤外線受光面（上面）の開口部へ具備したハット型の金属缶２０のフランジ２２との間にロウ材を挟み込み、加圧しながら還元雰囲気下にてリフローし、ロウ材を溶融する事により電気的に接続させ、機械的に固定を行う 。
【００２７】
前記ロウ材は、前記ベース１６（ａ），１６（ｂ）上の金属膜により形成された配線、及び金属缶２０にフランジ２２への良好な濡れ性を示し、二次実装でのリフロー時に溶融しない融点を持つロウ材を使用する。
【００２８】
また、前記ロウ材の形状としては、シート状のプリフォームロウ材、あるいはペースト状のロウ材を使用する。
【００２９】
また、実施例１の別形態として、ベース１６（ａ），１６（ｂ）と所望の赤外線を透過する光学フィルター２１を赤外線受光面（上面）の開口部へ具備したハット型の金属缶２０のフランジ２２との接続をロウ材による接続の代わりに、シーム溶接による事も可能である。
【００３０】
接合をシーム溶接にて行う際、ベース１６（ａ），１６（ｂ）は、最上面に所望の赤外線を透過する光学フィルター２１を赤外線受光面（上面）の開口部へ具備したハット型の金属缶２０と電気的機械的に接続する為のニッケル、金等によりメッキ仕上げされたシールリングを具備した金属膜配線を有し、いずれかの層に形成された全面グランド層とスルーホールにより接続されており、最下面に表面実装可能な出力取り出し用端子を有する。
【００３１】
前述ベース１６（ａ），１６（ｂ）と、所望の赤外線を透過する光学フィルター２１を赤外線受光面（上面）の開口部へ具備したハット型の金属缶２０のフランジ２２を電極により挟み込み、電極が移動・加圧しながら電流を流す事により、ベース１６（ａ），１６（ｂ）上のシールリングと金属缶２０のフランジ２２の間にジュール熱を発熱させる事で、金属缶２０のフランジ２２のメッキ部とベース１６（ａ），１６（ｂ）上のシールリングのメッキ部との接合部分を溶着させ電気的に接続させ、機械的な固定を行うシーム溶接にて接合する。
【００３２】
前述金属缶２０のフランジ２２は、シーム溶接に於いて電極の通過が可能となる寸法である０．５mm以上とする。
【００３３】
実施例２に係る焦電型赤外線検出器について、図４を参照して詳細に説明する。
【００３４】
実施例２の焦電型赤外線検出器は図４に示す様に、上記実施例１の焦電型赤外線検出器のベース最下層に設けられた表面実装可能な出力取り出し用パターンへ、金属リード２３がロウ付け等で取り付けられている。
【００３５】
上記、金属リード２３はストレート型あるいはガルウィング型の形状で、コバール等の金属材料へ半田付け可能な金属メッキ仕上げとしている。
【００３６】
上記、金属リード２３はリードフレーム状態でセラミック基板と銀ロウの様な高融点のロウ材にてロウ付けされ、ロウ付け後リードフレームをカットされる事により、形成される。
【００３７】
図４の様なリードフレームを要した構造の場合でも、二次実装時に図５の様に基板表面への実装が可能で、且つ、図６の様な、別の実装手法も可能である。
【００３８】
実施例１及び実施例２の表面実装可能な焦電型赤外線検出器に於いて、ベース１６（ａ），１６（ｂ）、２５は、高さ０．５mmの構造体とし、光学フィルター２１を具備した金属缶２０の高さを１．７mm未満の構造体として、トータル高さ寸法２．２mm未満へ格納可能な構造体である事を確認した。
【００３９】
図７に示す様なテーピングリールへの配列された実施例１及び実施例２の表面実装可能な焦電型赤外線検出器に於いて、表面実装対応の装置により、表面実装可能な事を確認した。
【００４０】
実施例１及び実施例２の表面実装可能な焦電型赤外線検出器に於いて、金属缶２０と光学フィルター２１及びベース１６（ａ），１６（ｂ）を電気的に接続させ機械的に固定する事で、ＦＥＴ等の部材をシールド空間内に納める事で、電磁波等の外来ノイズ影響を軽減する事が出来る。
【００４１】
図８に特許文献１、特許文献２、本発明による焦電型赤外線検出器の電磁波等に対するノイズ影響の測定結果を示す。
【００４２】
特許文献２に示される焦電型赤外線検出器は外来の電磁波等に対して、ノイズ影響を大きく受けているが、金属缶２０と光学フィルター２１及びベース１６（ａ），１６（ｂ）を電気的に接続させ機械的に固定する事で、ＦＥＴ等の部材をシールド空間内に納める構造となっている特許文献１、及び本発明の焦電型赤外線検出器は、外来の電磁波等に対して、ノイズ影響が小さい事を確認した。
【００４３】
上記結果からも明らかな様に、本発明に係わる焦電型赤外線検出器は特許文献１の様なメタルパッケージと同等な特性を示す。
【符号の説明】
【００４４】
１  焦電型赤外線センサ素子
２  ＦＥＴ
３  抵抗
４  コンデンサ
５  基板
６  光学フィルター
７  金属缶
８  リード端子
９  ヘッダー
１０  焦電型赤外線センサ素子支持台
１１  焦電型赤外線センサ素子支持台
１２  金ワイヤー
１３  焦電型赤外線センサ素子
１４  キャビティー
１５  焦電型赤外線センサ素子支持層
１６  ベース
１７  ＦＥＴ
１８  抵抗
１９  コンデンサ
２０  金属缶
２１  光学フィルター
２２  フランジ
２３  金属リード
２４  基板
２５  実施例２の焦電型赤外線検出器
【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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