(57)【要約】【課題】放射線入口開口を有する中空ケーシングを備えたセンサアセンブリを提供する。【解決手段】放射線透過性光学部品は、放射線入口開口にある。基板は、中空ケーシングの内部にあり、中空ケーシングに対してシールされている。光感知素子は、基板と接続され、放射線透過性光学部品を通過した放射線を感知するように構成されている。このセンサアセンブリの製造方法も開示する。【選択図】図１
2016502071.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線入口開口を有する中空ケーシングと、
前記放射線入口開口にある放射線透過性光学部品と、
前記中空ケーシングの内部にあり、前記中空ケーシングに対してシールされた基板と、
前記基板に接続され、前記放射線透過性光学部品を通過した放射線を感知するように構成された光感知素子と、を備える、
センサアセンブリ。
【請求項２】
前記中空ケーシングと、前記放射線透過性光学部品と、前記基板と、が共同して内部区画を規定する、請求項１に記載のセンサアセンブリ。
【請求項３】
前記内部区画に収容された不活性ガスをさらに備える、請求項２に記載のセンサアセンブリ。
【請求項４】
前記基板の、前記光感知素子とは反対側を覆う埋め込み用樹脂をさらに備える、請求項１に記載のセンサアセンブリ。
【請求項５】
前記基板上の電気回路と接続され、前記埋め込み用樹脂を貫通して延びる電気コネクタをさらに備える、請求項１に記載のセンサアセンブリ。
【請求項６】
前記中空ケーシングは、第１フランジを備えた内表面を有し、前記基板は前記第１フランジに当接する、請求項１に記載のセンサアセンブリ。
【請求項７】
第１フランジと前記基板との間にシール材をさらに備える、請求項６に記載のセンサアセンブリ。
【請求項８】
前記基板の縁と前記第１フランジに隣接する前記中空ケーシングの内表面との間にシール材をさらに備える、請求項７に記載のセンサアセンブリ。
【請求項９】
前記基板が当接する前記第１フランジの表面は、前記第１フランジに隣接する前記中空ケーシングの前記内表面に略垂直である、請求項８に記載のセンサアセンブリ。
【請求項１０】
前記中空ケーシングは、前記放射線入口窓又はその近くに第２フランジを備えた内表面を有し、前記放射線透過性光学部品は、前記第２フランジに当接する、請求項１に記載のセンサアセンブリ。
【請求項１１】
前記放射線透過性光学部品と前記第２フランジとの間、及び、前記放射線透過性光学部品と前記第２フランジに隣接する前記中空ケーシングの内表面との間、にシール材をさらに備える、請求項１０に記載のセンサアセンブリ。
【請求項１２】
前記放射線透過性光学部品が当接する前記第２フランジの表面は、前記第２フランジに隣接する前記中空ケーシングの前記内表面に略垂直である、請求項１１に記載のセンサアセンブリ。
【請求項１３】
前記基板に物理的に接続されたマイクロコントローラと、１つ以上のコンデンサと、信号処理回路と、をさらに備える、請求項１に記載のセンサアセンブリ。
【請求項１４】
前記マイクロコントローラと、前記１つ以上のコンデンサと、前記信号処理回路と、のうち少なくとも１つが、前記基板の、前記光感知素子とは反対側に物理的に接続される、請求項１３に記載のセンサアセンブリ。
【請求項１５】
前記基板は、プリント回路板である、請求項１に記載のセンサアセンブリ。
【請求項１６】
前記光感知素子は、サーモパイルセンサアレイである、請求項１に記載のセンサアセンブリ。
【請求項１７】
前記中空ケーシングは、前記放射線透過性光学部品の縁の周りの前記中空ケーシングの最上部から前記中空ケーシングの埋め込み用樹脂を収容する部分の底部まで延びる単一の構造体であり、
前記中空ケーシングの、前記基板の上表面に接着された部分は、前記中空ケーシングの、前記基板の縁に接着された部分とともに熱膨張及び熱収縮する、請求項１に記載のセンサアセンブリ。
【請求項１８】
前記中空ケーシングの、前記放射線透過性光学部品の下表面に接着された部分は、前記中空ケーシングの、前記放射線透過性光学部品の縁に接着された部分とともに熱膨張又は熱収縮する、請求項１７に記載のセンサアセンブリ。
【請求項１９】
放射線入口開口を有する中空ケーシングを提供することと、
放射線透過性光学部品を前記放射線入口開口で前記中空ケーシングに接続することと、
光感知素子を上に有する基板を前記中空ケーシングの内部に位置決めすることと、
前記中空ケーシングの１つ以上の表面に対して前記基板をシールすることと、
を備える方法において、
前記基板が前記中空ケーシングの内部に位置決めされた状態で、前記光感知素子が前記放射線透過性光学部品を通過した放射線を感知するように構成されている、方法。
【請求項２０】
前記中空ケーシングと、前記放射線透過性光学部品と、前記基板と、は共同して内部区画を規定し、
前記方法は、前記内部区画を不活性ガスによりパージすることをさらに備える、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記基板は開口を規定する面を有し、前記不活性ガスは前記開口を通って流れることができ、
前記内部区画をパージすることは、
前記不活性ガスが前記開口を通って前記内部区画へと流入できるように、前記不活性ガスを含む環境において、前記中空ケーシングと、前記放射線透過性光学部品と、前記基板と、を位置決めすることと、
前記中空ケーシングと、前記放射線透過性光学部品と、前記基板と、が前記不活性ガス環境内にある間に、前記不活性ガスを前記内部区画内にシールするために前記開口に栓をすることと、
を備える、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記中空ケーシングは、第１フランジを備えた内表面を有し、
前記基板を前記中空ケーシングの内部に位置決めすることは、前記基板を前記第１フランジに当接するように位置決めすることを備える、請求項１７に記載の方法。
【請求項２３】
前記中空ケーシングの１つ以上の表面に対して前記基板をシールすることは、
前記基板と前記第１フランジとの間にシール材を提供することを備える、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記基板を前記中空ケーシングの１つ以上の表面に対してシールすることは、
前記基板の縁と前記第１フランジに隣接する前記中空ケーシングの内表面との間に前記シール材を提供することをさらに備える、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記基板が当接する前記第１フランジの表面は、前記第１フランジに隣接する前記中空ケーシングの前記内表面に略垂直である、請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
前記中空ケーシングは、前記放射線入口窓又はその近くに第２フランジを備えた内表面を有し、
前記放射線透過性光学部品を前記放射線入口開口で前記中空ケーシングと接続することは、前記放射線透過性光学部品を前記第２フランジに当接するように位置決めすることを備える、請求項１９に記載の方法。
【請求項２７】
前記放射線透過性光学部品と前記第２フランジとの間、及び、前記放射線透過性光学部品と前記第２フランジに隣接する前記中空ケーシングの内表面との間、にシール材を提供することをさらに含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記放射線透過性光学部品が当接する第２フランジの表面は、前記第２フランジに隣接する前記中空ケーシングの前記内表面に略垂直である、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記基板の、前記光感知素子とは反対側を埋め込み用樹脂で覆うことをさらに備える、請求項１９に記載の方法。
【請求項３０】
電気コネクタを前記基板の電気回路と接続することをさらに備え、
前記電気コネクタは、前記基板の前記光感知素子とは反対側が前記埋め込み用樹脂で覆われているとき、前記電気コネクタが前記埋め込み用樹脂を貫通して延び接続のために前記埋め込み樹脂の外部に露出されるように構成されている、請求項１９に記載の方法。
【請求項３１】
前記電気コネクタが前記基板の前記電気回路に接続され、前記基板が前記中空ケーシングの前記１つ以上の表面に対してシールされているときに、前記電気コネクタが接続のために通って露出される切り欠きを前記中空ケーシングの一部に形成することをさらに備える、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
マイクロコントローラと、１つ以上のコンデンサと、信号処理回路と、を前記基板に物理的に接続することをさらに備える、請求項１９に記載の方法。
【請求項３３】
前記マイクロコントローラと、前記１つ以上のコンデンサと、前記信号処理回路と、のうち少なくとも１つは、前記基板の、前記光学素子とは反対側に接続される、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記基板は、プリント回路板である、請求項１９に記載の方法。
【請求項３５】
前記光感知素子は、サーモパイルセンサアレイである、請求項１９に記載の方法。
【請求項３６】
前記基板は、複数の類似の基板を含むパネルと接続され、
前記方法は、前記基板を前記パネルから分離することをさらに備える、請求項１９に記載の方法。
【請求項３７】
前記中空ケーシングの、前記基板の上表面に接着された部分が、前記中空ケーシングの、前記基板の縁に接着された部分とともに熱膨張及び熱収縮するように、前記中空ケーシングを、前記放射線透過性光学部品の縁の周りの前記中空ケーシングの最上部から前記中空ケーシングの埋め込み用樹脂を収容する部分の底部まで延びる単一の構造体として形成することをさらに備える、請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本願は、「一体型パッケージを備えた光感知素子配列」と題された２０１２年１０月２６日提出の同時係属の米国出願第１３／６６１，２７４号の優先権を主張する。当該出願は参照により全体が本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
本開示は、光感知素子に関し、より詳細には一体型パッケージを有する光感知素子に関する。
【０００３】
光学センサは、サーモパイルセンサアレイを利用したものなどが、例えば省エネルギ家電、インテリジェント空調機、耳式及び額式体温計等のさまざまな用途に用いられる。
【発明の概要】
【０００４】
一態様においては、センサアセンブリは、放射線入口開口を有する中空ケーシングを備えている。放射線入口開口には放射線透過性光学部品がある。基板が中空ケーシングの内部にあり、中空ケーシングに対してシールされている。光感知素子がこの基板に接続され、放射線透過性光学部品を通過した放射線を感知するように構成されている。
【０００５】
別の一態様においては、方法は、放射線入口開口を有する中空ケーシングを提供することと、放射線透過性光学部品を放射線入口開口で中空ケーシングに接続することと、光感知素子を上に有する基板を中空ケーシングの内部に位置決めすることと、基板が中空ケーシングの内部に位置決めされた状態で中空ケーシングの１つ以上の表面に対して基板をシールすることと、を備える。光感知素子は、放射線透過性光学部品を通過した放射線を感知するように構成されている。
【０００６】
いくつかの実装例には、以下の利点のうち１つ以上があってもよい。
【０００７】
例えば、光感知素子と、マイクロコントローラ、コンデンサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）及び外部電気コネクタ等の種々の支援回路と、を備えた小型のセンサアセンブリが提供されてもよい。この小型のセンサアセンブリはシールされた内部区画を備えていてもよく、内部区画は、放射線透過性光学部品からこのシールされた内部区画を通って光感知素子までの光透過を促進するべく、不活性ガスで満たされるか、もしくは排気されている（すなわち真空下である）。また、光感知素子を外部コンポーネント又はコネクタに電気的に接続するための、便利な電気コネクタが提供されてもよい。
【０００８】
他の特徴及び利点は、明細書、図面、及び特許請求の範囲から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】センサアセンブリの一実装例を示す概略側部断面図である。
【図２】図１のセンサアセンブリの概略側部斜視図である。
【図３】センサアセンブリの中空ケーシングに対する放射線透過性光学部品及び基板のそれぞれの配置及び構造を示す破線も含んでいる点を除き、図２と同様の概略図である。
【図４】図１において４−４で示された線から見下ろした、図１のセンサアセンブリの概略断面近似図である。
【図５】図１において５−５で示された線から見上げた、図１のセンサアセンブリの概略断面近似図である。
【図６】図１のセンサアセンブリの部分上面図である。
【図７】図１のセンサアセンブリの底面図である。
【図８】センサアセンブリの別の一実装例を示す概略側部断面図である。
【図９】図８のセンサアセンブリの側部斜視図である。
【図１０Ａ】一実装例による、例えば図８のセンサアセンブリのようなセンサアセンブリの製造における一連の工程ステップを示す図である。
【図１０Ｂ】一実装例による、例えば図８のセンサアセンブリのようなセンサアセンブリの製造における一連の工程ステップを示す図である。
【図１０Ｃ】一実装例による、例えば図８のセンサアセンブリのようなセンサアセンブリの製造における一連の工程ステップを示す図である。
【図１０Ｄ】一実装例による、例えば図８のセンサアセンブリのようなセンサアセンブリの製造における一連の工程ステップを示す図である。
【図１０Ｅ】一実装例による、例えば図８のセンサアセンブリのようなセンサアセンブリの製造における一連の工程ステップを示す図である。
【図１０Ｆ】一実装例による、例えば図８のセンサアセンブリのようなセンサアセンブリの製造における一連の工程ステップを示す図である。
【図１０Ｇ】一実装例による、例えば図８のセンサアセンブリのようなセンサアセンブリの製造における一連の工程ステップを示す図である。
【図１０Ｈ】一実装例による、例えば図８のセンサアセンブリのようなセンサアセンブリの製造における一連の工程ステップを示す図である。
【図１１】パネルの一部を、該パネルに取り付けられた複数の同一の基板とともに示す概略上面図である。
【図１２】センサアセンブリの別の一実装例を示す概略側部断面図である。
【図１３】センサアセンブリのさらに別の一実装例を示す概略側部断面図である。
【図１４】センサアセンブリのまた別の一実装例を示す概略側部断面図である。
【図１５】センサアセンブリのさらに別の一実装例を示す概略側部断面図である。
【図１６】センサアセンブリのまた別の一実装例を示す概略側部断面図である。
【００１０】
同一の参照符号は同一の要素を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１はセンサアセンブリ１００の一実装例を示す側部断面図である。
【００１２】
センサアセンブリ１００は、上端に放射線入口開口１０４を規定する中空ケーシング１０２を有する。放射線入口開口１０４には放射線透過性光学部品１０６が備えられている。中空ケーシング１０２の内部には基板１０８があり、該ケーシングの内表面に対してシールされている。光感知素子１１０及び他のコンポーネントは基板１０８に接続されている。光感知素子１１０は、放射線透過性光学部品１０６を通過する放射線を感知するよう物理的に構成されている。
【００１３】
図に示す実装例において、中空ケーシング１０２と、放射線透過性光学部品１０６と、基板１０８とは、図示するように相互にシールされており、それによって共同してシールされた内部区画１１２を規定している。一般に、シールされた内部区画１１２は媒体を提供し、放射線はこの媒体を通って放射線透過性光学部品１０６から光感知素子１１０へと通過することができる。いくつかの実装例においては、シールされた内部区画１１２は略気密性であり、乾燥窒素、乾燥アルゴン、キセノン等の不活性ガスを収容しているか、又は大気圧よりもはるかに低い内圧を有する（例えば部分真空）。
【００１４】
光感知素子１１０に加え、物理的に基板１０８に接続された他のコンポーネントには、マイクロコントローラ１１４と、コンデンサ１１６ａ〜１１６ｃと、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）１１８ａ，１１８ｂなどの信号処理回路と、がある。
【００１５】
基板１０８の一方側又は他方側でのコンポーネントの具体的な配置は、少なからず変更可能である。図示した実装例においては、コンデンサ１１６ａ，１１６ｂ及びＡＳＩＣ１１８ａ，１１８ｂが、基板１０８の、光感知素子１１０と同じ側（すなわち基板１０８の、内部区画１１２に面する側）に接続されている。また、コンデンサ１１６ｃ及びマイクロコントローラ１１４が、基板１０８の、光感知素子１１０とは反対側（すなわち基板１０８の、内部区画１１２とは逆向きに面する側）に接続されている。
【００１６】
基板１０８の、内部区画１１２と逆向きに面する側には、全体に埋め込み用樹脂１２２が提供されてマイクロコントローラ１１４及びコンデンサ１１６ｃを覆っている。
【００１７】
センサアセンブリ１００は、基板１０８上の電気回路と基板１０８に接続されたコンポーネントとに接続された電気コネクタ１２０を有する。電気コネクタ１２０は埋め込み用樹脂を貫通して延び、センサアセンブリ１００の外部のコンポーネント又はコネクタ（図示しない）との接続のために露出される。
【００１８】
中空ケーシング１０２には内表面１２４と外表面１２８とがあり、これらは様々に構成可能である。一般に、中空ケーシング１０２の内表面１２４及び外表面１２８は、放射線透過性光学部品１０６を支持するように、及び、様々な回路部品を上に備えた基板１０８を収容するように、構成されている。
【００１９】
図示する実装例においては、中空ケーシング１０２の外表面１２８は、第１の直径を有する上位略円筒状部１２８ａと、図示する実装例では第１の直径よりも大きい第２の直径を有する下位略円筒状部１２８ｂとを規定する。コネクタが埋め込み用樹脂１２２を貫通して延びるとともに外部コンポーネント又はコネクタ（図示しない）との接続のために露出されている中空ケーシング１０２の下位部１２８ｂには、切り欠き１３０が形成される。
【００２０】
図示する実装例では、中空ケーシング１０２の内表面１２４は、下から上に、切り欠き１３０を除いて略円筒形の第１部分１２４ａと、同じく略円筒形であるが第１部分１２４ａよりも小さな直径を有する第２部分１２４ｂと、同じく略円筒形であるが第２部分１２４ｂよりも小さな直径を有する第３部分１２４ｃと、円錐台形部分１２４ｄと、上位円筒形部分１２４ｅと、を有する。
【００２１】
内表面１２４の第１部分１２４ａと内表面１２４の第２部分１２４ｂとの間で直径が変化することにより、センサアセンブリ１００の底部近くに第１フランジ１２６ａが形成される。第１フランジ１２６ａは、平坦で、略環状且つ下向きである。図示する実装例において、略円筒形の基板１０８は、上表面に、第１フランジ１２６ａに当接する外側環状部を有する。また、基板１０８は、図示するように基板１０８が第１フランジ１２６ａに当接しているとき、外縁が内表面１２４の第１部分１２４ａに非常に近接するような大きさを有する。
【００２２】
図示する実装例において、基板１０８は、２つの界面で中空ケーシング１０２に対してシールされている。第一に、基板１０８は、第１フランジ１２６ａと基板１０８との界面に提供されたシール材１３２ａによってシールされている。第二に、基板１０８は、基板１０８の外縁と第１フランジ１２６ａに隣接する中空ケーシング１０２の内表面１２４との界面に提供されたシール材１３２ｂによってシールされている。
【００２３】
シール材１３２ａ，１３２ｂはどんな種類のシール材であってもよく、通常は、基板１０８と中空ケーシング１０２との間に略気密性のシールをもたらすことができるものである。シール材１３２ａ，１３２ｂは、シーリングに加え、基板１０８の中空ケーシング１０２への接着にも役立ち得る。
【００２４】
典型的な一実装例において、互いに垂直な２つの界面で基板１０８を中空ケーシング１０２にシールすることは、内部区画１１２の優れたシーリングを促進する。また、後述するように、このようにしてもたらされる全体的なシールは、図示する配置に特有の機械的応力に非常に有効に耐え得る。
【００２５】
例えば、センサアセンブリ１００の動作中、基板１０８と中空ケーシング１０２とは異なる度合いの熱膨張を経験し得る。これが起こった場合、基板１０８と第１フランジ１２６ａとの間のシール材１３２ａはせん断応力にさらされ、その一方で基板１０８と第１フランジ１２６ａに隣接する中空ケーシング１０２の内表面１２４との間のシール材１３２ｂは引張応力にさらされる。典型的な一実装例においては、基板１０８と第１フランジ１２６ａとの間のシール材１３２ａはシール材１３２ｂにおける引張応力を相殺するのに役立ち、基板１０８と第１フランジ１２６ａに隣接する中空ケーシング１０２の内表面１２４との間のシール材１３２ｂはシール材１３２ａにおけるせん断応力を相殺するのに役立つ。したがって、基板１０８と中空ケーシング１０２との間の接着の全体的な強度及び弾力は高い。
【００２６】
内表面１２４の円錐台形部分１２４ｄの上縁と内表面の上位円筒形部分１２４ｅとの間で直径が変化することにより、第２フランジ１２６ｂが形成される。第２フランジ１２６ｂは、平坦で、略環状且つ上向きである。図示する実装例において、略円筒形の放射線透過性光学部品１０６は、下表面に、第２フランジ１２６ｂに当接する外側環状部を有する。また、放射線透過性光学部品１０６は、図示するように放射線透過性光学部品１０６が第２フランジ１２６ｂに当接しているとき、外縁が内表面１２４の上位円筒形部分１２４ｅに非常に近接するような大きさを有する。
【００２７】
図示する実装例において、放射線透過性光学部品１０６は、２つの界面で中空ケーシング１０２に対してシールされている。第一に、放射線透過性光学部品１０６は、第２フランジ１２６ｂと放射線透過性光学部品１０６との界面に提供されたシール材１３２ｃによってシールされている。第二に、放射線透過性光学部品１０６は、放射線透過性光学部品１０６の外縁と第２フランジ１２６ｂに隣接する中空ケーシング１０２の内表面１２４との界面に提供されたシール材１３２ｄによってシールされている。
【００２８】
シール材１３２ｃ，１３２ｄはどんな種類のシール材であってもよく、通常は、放射線透過性光学部品１０６と中空ケーシング１０２との間に略気密性のシールをもたらすことができるものである。シール材１３２ａ，１３２ｂは、シーリングに加え、基板１０８の中空ケーシング１０２への接着にも役立ち得る。
【００２９】
典型的な一実装例において、互いに垂直な２つの界面で放射線透過性光学部品１０６を中空ケーシング１０２にシールすることは、内部区画１１２の優れたシーリングを促進する。また、後述するように、このようにしてもたらされる全体的なシールは、図示する配置に特有の機械的応力に非常に有効に耐え得る。
【００３０】
例えば、センサアセンブリ１００の動作中、放射線透過性光学部品１０６と中空ケーシング１０２とは異なる度合いの熱膨張を経験し得る。これが起こった場合、放射線透過性光学部品１０６と第２フランジ１２６ｂとの間のシール材１３２ｃはせん断応力にさらされ、その一方で放射線透過性光学部品１０６と第２フランジ１２６ｂに隣接する中空ケーシング１０２の内表面１２４との間のシール材１３２ｄは引張応力にさらされる。典型的な一実装例においては、放射線透過性光学部品１０６と第２フランジ１２６ｂとの間のシール材１３２ｃはシール材１３２ｄにおける引張応力を相殺するのに役立ち、放射線透過性光学部品１０６と第２フランジ１２６ａに隣接する中空ケーシング１０２の内表面１２４との間のシール材１３２ｄはシール材１３２ｃにおけるせん断応力を相殺するのに役立つ。したがって、放射線透過性光学部品１０６と中空ケーシング１０２との間の接着の全体的な強度及び弾力は高い。
【００３１】
基板１０８は、事実上、光感知素子１１０及び他のコンポーネントを支持することが可能などんな種類の基板であってもよい。図示する実装例においては、基板１０８はプリント回路板である。
【００３２】
基板１０８は、図示する実装例においては、開口１３４を規定する面を有し、不活性ガスはこの開口を通って内部区画１１２に流入することができる。典型的な一実装例においては、不活性ガスが開口１３４を通って内部区画１１２へと流入できるように、製造時に、中空ケーシング１０２と、放射線透過性光学部品１０６と、基板１０８と、を不活性ガスを含む環境において位置決めすることにより、内部区画１１２をパージすることができる。その後、開口１３４は栓によりシールされるが、その一方で中空ケーシングと、放射線透過性光学部品と、基板と、は依然として不活性ガス環境内にある。
【００３３】
光感知素子１１０は事実上どんな種類の光感知素子であってもよい。例えば、図示する実装例においては、光感知素子１１０はサーモパイルセンサアレイである。
【００３４】
典型的な一実装例においては、中空ケーシング１０２は、レンズの縁の周りの中空ケーシングの最上部から中空ケーシングの埋め込み用樹脂１２２を収容する部分の底部まで延びる単一の構造体である。こうした実装例においては、中空ケーシングは、互いに堅く結合されていない別々の構造体からは形成されない。
【００３５】
中空ケーシング１０２が単一の構造体である場合、中空ケーシング１０２の（１３２ａで）基板の上表面に接着された部分は、中空ケーシング１０２の（１３２ｂで）基板の縁に接着された部分とともに、これと同様に、熱膨張（又は熱収縮）する。また、中空ケーシング１０２が単一の構造体である場合、中空ケーシング１０２の（１３２ｃで）光学部品の下表面に接着された部分は、中空ケーシング１０２の（１３２ｄで）光学部品の縁に接着された部分とともに、これと同様に、熱膨張（又は熱収縮）する。
【００３６】
いくつかの実装例においては、中空ケーシング１０２は、中空ケーシング１０２を単一の構造体として成型すること又は異なる要素を溶接すること等により、単一の構造体として形成されてもよい。
【００３７】
図２は、図１のセンサアセンブリの側部斜視図である。
【００３８】
同図では、中空ケーシング１０２の外表面１２８が、第１の直径を有する上位略円筒状部１２８ａと、図示する実装例においては第１の直径よりも大きい第２の直径を有する下位略円筒状部１２８ｂと、を規定していることがわかる。
【００３９】
電気コネクタ１２０が埋め込み用樹脂１２２を貫通して延びるとともに外部コンポーネント又はコネクタ（図示しない）との接続のために露出されている中空ケーシング１０２の下位部には、切り欠き１３０が形成される。図示する実装例では、中空ケーシング１０２の側部の切り欠き１３０は、中空ケーシング１０２の一部の周囲にのみ周方向に広がっている。
【００４０】
電気コネクタ１２０は事実上どんな種類の電気コネクタであってもよい。しかしながら、図示する実装例においては、電気コネクタ１２０は１列の導電ピン２０２を備えたものである。
【００４１】
放射線透過性光学部品１０６は、センサアセンブリ１００の上表面で露出されている。
【００４２】
図３は、センサアセンブリ１００の中空ケーシング１０２の内部における放射線透過性光学部品１０６及び基板１０８のそれぞれの配置及び構造を示す破線も含んでいる点を除き、図２と同様の図である。
【００４３】
センサアセンブリ１００及びその種々のコンポーネントの物理的な構成及び寸法は少なからず変更可能である。例えば、いくつかの実装例においては、センサアセンブリ１００の全体の高さＨ（すなわち、埋め込み用樹脂近くのセンサアセンブリの底部から放射線透過性レンズ１０６近くのセンサアセンブリ１００の最上部までの距離）は、２乃至２５ミリメータである。
【００４４】
図４は、図１において４−４で示された線から見下ろしたセンサアセンブリ１００の概略断面近似図である。
【００４５】
図示するところによれば、光学センサ１００は基板１０８の上表面に接続されており、該上表面の概ね中心に配置されている。２つのＡＳＩＣ１１８ａ，１１８ｂが、光学センサ１１０の両側に１つずつ、基板１０８の上表面に接続されている。同様に、２つのコンデンサ１１６ａ，１１６ｂが、光学センサ１１０の両側に１つずつ、基板１０８の上表面に接続されている。開口１３４がＡＳＩＣ１１８ｂに隣接しており、不活性ガスは内部区画１１２を満たすべくこの開口を通って導入可能である。
【００４６】
図５は、図１において５−５で示された線から見上げたセンサアセンブリ１００の概略断面近似図である。
【００４７】
図示するところによれば、マイクロコントローラ１１４は基板１０８の下表面に接続されており、該下表面の概ね中心に配置されている。３つのコンデンサ１１６ｃ，１１６ｄ，１１６ｅが、マイクロコントローラ１１４の三方に１つずつ、基板１０８の下表面に接続されている。電気コネクタ１２０が基板１０８の下表面に接続され、マイクロコントローラ１０８の第４の方向に隣接している。開口１３４がコンデンサ１１６ｃと１１６ｄとの間にあり、不活性ガスは内部区画１１２を満たすべくこの開口を通って導入可能である。
【００４８】
図６は、図１のセンサアセンブリ１００の部分上面図を示す。
【００４９】
同図は、図示されている中空ケーシング１０２の上位部よりも大きな直径を有する中空ケーシング１０２の下位部を示していないため、部分図である。
【００５０】
図示するところによれば、ハウジング１０２の上位部は略円筒形であり、その上端に同じく略円筒形の放射線入口開口１０４を形成している。放射線入口開口１０４は放射線透過性光学部品１０６によって覆われている。
【００５１】
典型的な一実装例においては、センサアセンブリの中空ケーシング１０２の上位部の外径ＤＵは４乃至１０ミリメータである。
【００５２】
図７は、図１のセンサアセンブリ１００の底面図である。
【００５３】
図示するところによれば、中空ケーシング１０２の底部は、電気コネクタ１２０用の切り欠き１３０が配置されている箇所を除き、略円筒形である。電気コネクタ１２０は、埋め込み用樹脂１２２を通って露出されるとともに、接続のため切り欠き１３０を通って露出される。
【００５４】
典型的な一実装例では、センサアセンブリの中空ケーシングの下位部の外径ＤＬは６乃至２５ミリメータである。
【００５５】
図８は、センサアセンブリ８００の別の一実装例を示す側部断面図である。
【００５６】
図８に示すセンサアセンブリ８００は、センサアセンブリ８００内の基板８０８の縁部８３６が中空ケーシング８０２の側部の切り欠き１３０を通って露出されている点を除き、図１のセンサアセンブリ１００と同様である。
【００５７】
図示する実装例によると、基板８０８の縁部８３６と電気コネクタ１２０との両方が、中空ケーシング８０２の側部の切り欠き１３０を通って露出されている。
【００５８】
図９は、図８のセンサアセンブリ８００の側部斜視図である。
【００５９】
図示する実装例では、中空ケーシング８０２の側部の切り欠き１３０は、中空ケーシング８０２の一部の周囲にのみ周方向に広がっている。
【００６０】
図１０Ａ乃至１０Ｈは、一実装例による、図８のセンサアセンブリ８００のようなセンサアセンブリの製造における一連の工程ステップを表している。
【００６１】
図１０Ａを参照すると、この製造工程は、放射線透過性光学部品１０６を中空ケーシング１０２に取り付けることを含む。
【００６２】
いくつかの実装例においては、このステップは、第２フランジ１２６ｂをシール材１３２ｃで覆うこと、図示するように放射線透過性光学部品１０６を第２フランジ１２６ｂに押し付けること、放射線透過性光学部品１０６の外縁とセンサアセンブリの内表面１２４の上位円筒形部分１２４ｅとの間の小さな隙間を追加的なシール材１３２ｄによって埋めること、及び、シール材１３２ｃ，１３２ｄを硬化させること、を含む。
【００６３】
次に図１０Ｂを参照すると、製造工程は、基板８０８に、基板８０８と接続された１つ以上の回路部品を提供することを含む。
【００６４】
いくつかの実装例においては、基板８０８は、支持パネルに接続された多くの類似（又は同一）の基板のうちの１つとして提供されてもよい。典型的には、各基板は、各折り取り線でパネルから個々に分離可能である。複数の類似（又は同一）の基板を含むこの種のパネルの一例を図１１に示す。
【００６５】
より詳細には、図１１は、パネル１１５０の一部を、該パネル１１５０に取り付けられた複数の同一の基板８０８ａ〜８０８ｄとともに示す概略上面図である。
【００６６】
各基板８０８ａ〜８０８ｄは各折り取り線１１５２ａ〜１１５２ｄでパネル１１５０から個々に分離可能である。折り取り線１１５２ａ〜１１５２ｄはミシン目を入れられた、あるいは構造的に脆弱にされた、各基板８０８ａ〜８０８ｄそれぞれをパネル１１５０に接続するタブを横断して延伸する線である。
【００６７】
図中には、各基板８０８ａ〜８０８ｄの底面が示されている。各基板８０８ａ〜８０８ｄの底面には複数の回路部品が取り付けられている。より詳細には、各基板８０８ａ〜８０８ｄは、マイクロコントローラ１１４と、３つのコンデンサ１１６ｃ，１１６ｄ，１１６ｅと、各基板に接続された電気コネクタ１２０と、を有している。図示する実装例にやはり示されているのは各基板８０８ａ〜８０８ｄの開口１３４であり、基板が中空ケーシングに接続されているとき、不活性ガスは、得られたセンサアセンブリの内部区画１１２を満たすべく、この開口を通過することができる。
【００６８】
典型的な一実装例においては、各基板８０８ａ〜８０８ｄの図１１に示す側と反対の側は、他の回路部品を備えるであろう。例えば、いくつかの実装例においては、これらの回路部品は光学センサ、１つ以上のＡＳＩＣ、及び１つ以上のコンデンサを含み得る。
【００６９】
再び図１０Ｂを参照すると、図示する基板８０８は、他の類似（又は同一）の基板を備え得るパネルに取り付けられている。
【００７０】
基板８０８の上表面に接続されているコンポーネントには、光学センサ１１０、コンデンサ１１６ａ，１１６ｂ、及びＡＳＩＣ１１８ａ，１１８ｂがある。基板の下表面に接続されているコンポーネントには、マイクロコントローラ１１４、電気コネクタ１２０、及びコンデンサ１１６ｃがある。
【００７１】
これらのコンポーネントは、様々な技術を用いて、基板８０８の導電性素子に電気的に接続されてもよい。例えば、いくつかの実装例においては、光学センサ１１０、コンデンサ１１６ａ，１１６ｂ及びマイクロコントローラ１１４が半田接続によって電気的に接続されてもよく、その一方で光学センサ１１０とＡＳＩＣ１１８ａ，１１８ｂとがワイヤボンド接続によって電気的に接続されてもよい。
【００７２】
次に図１０Ｃを参照すると、製造工程は、基板８０８と中空ケーシング１０２とがまとめられたときに両者の間にシールを提供するように、シール材１３２ａを施すことを含む。これには、シール材を基板に施すこと、中空ケーシングに施すこと、又は両者に施すことが含まれ得る。しかしながら、図示する実装例においては、シール材１３２ａは、基板８０８の上表面上の割り当てられた領域に施される。シール材１３２ａは、典型的には、基板と中空ケーシング１０２との間にセンサアセンブリを囲む連続的なシールを形成するように施される。いくつかの実装例では、シール材１３２ａは、基板８０８の上表面の外周廻りに略環状の経路を形成するように施される。
【００７３】
シール材は事実上、シールを形成することのできるどんな種類のシーリング用エポキシ樹脂又は他の物質であってもよい。
【００７４】
次に図１０Ｄを参照すると、製造工程は、光学素子１０６を備えた中空ケーシング１０２を基板８０８上に位置決めすることを含む。より詳細には、図示する実装例において、中空ケーシング１０２は、第１フランジ１２６ａが基板８０８の上表面上のシール材１３２ａと接触するように位置決めされる。
【００７５】
一旦中空ケーシング１０２が図１０Ｄに示すように位置決めされると、シール材１３２ｂの追加分量が、基板８０８の縁の周りの、基板８０８と第１フランジ１２６ａに隣接する中空ケーシング１０２の内表面との間に提供される。
【００７６】
基板８０８と中空ケーシング１０２との間のシール材１３２ａ，１３２ｂは、その後硬化される。
【００７７】
次に図１０Ｅを参照すると、製造工程は、放射線の光感知素子１１０への通過を促進する媒体を提供するために内部区画１１２の内部の空気を移動又は除去することを含み得る。これは、例えば、内部区画１１２を不活性ガスによりパージすること、又は、内部区画１１２の内部に部分真空（すなわち、大気圧よりもはるかに低い圧力）を作り出すこと、によって行うことができる。
【００７８】
パージすることには、例えば、図１０Ｅに示すアセンブリを不活性ガス環境に暴露すること、不活性ガスに基板８０８の開口１３４を貫流させることにより内部区画を満たしてから、栓をするかあるいは開口１３４をシールすること、が含まれ得る。同様に、部分真空を作り出すことには、図１０Ｅに示すアセンブリを低圧環境に暴露すること、基板８０８の開口１３４を通じて内部区画の空気を抜いてから栓をするかあるいは適切な接着剤１３５を用いて開口１３４をシールすること、が含まれ得る。いくつかの実装例においては、接着剤は紫外線硬化糊であるが、他の接着剤もまた採用可能である。
【００７９】
次に図１０Ｆを参照すると、製造工程は、シールの必要に応じて、基板８０８の周りの、基板の外縁と第１フランジ１３２ａに隣接する中空ケーシング１０２の内表面との間に、追加的なシール材１３２ｂを提供し硬化させることを含む。
【００８０】
次に図１０Ｇを参照すると、製造工程は、外部に露出されている基板８０８の表面上の回路部品及び電気コネクタを少なくとも部分的に覆うよう、埋め込み用樹脂１２２を施すことを含む。例えば、図示する実装例においては、埋め込み用樹脂は、コンデンサ１１６ｃ及びマイクロコントローラ１１４を完全に覆い、且つ電気コネクタ１２０の外部接続用に露出されたコネクタピンを備えた部分だけを残して電気コネクタ１２０を部分的に覆うように提供される。
【００８１】
この埋め込み用樹脂としては、事実上どんな種類の埋め込み用樹脂でも使用することができる（例えば、熱硬化性プラスチック又はシリコーンゴムゲル）。
【００８２】
次に図１０Ｈを参照すると、製造工程は、完成したセンサアセンブリ８００を個片化すること（すなわち、完成したセンサアセンブリ８００をパネルから分離すること）及び完成したセンサアセンブリ８００を検査することを含む。
【００８３】
図１２は、センサアセンブリ１２００が基板１０８上の回路から延びるワイヤ１２６０を有し、ワイヤ１２６０の遠位端にある電気コネクタ１２６２を備える点を除き、図１のセンサアセンブリ１００と同様のセンサアセンブリ１２００を示す。典型的な実装例においては、ワイヤは、中空ケーシング１０２の側部の１つ以上の切り欠きを通って延びるであろう。
【００８４】
図１３は、センサアセンブリ１３００のコネクタ１３６２が基板１０８の底面から直角に延び、埋め込み用樹脂１２２の底面を貫通して突出している点を除き、図１のセンサアセンブリ１００と同様のセンサアセンブリ１３００を示す。また、中空ケーシングの側面には、コネクタへのアクセスのための切り欠きがない。
【００８５】
図１４は、センサアセンブリ１４００のコネクタ１４６２が、基板１０８の底面から直角に延び埋め込み用樹脂１２２の底面を貫通して突出する一組のピンを備える点を除き、図１のセンサアセンブリ１００と同様のセンサアセンブリ１４００を示す。これらのピンは、例えばスルーホール技術を用いて、センサアセンブリ１４００をプリント回路板に取り付けることを容易にする。また、中空ケーシングの側面には、コネクタへのアクセスのための切り欠きがない。
【００８６】
図１５は、センサアセンブリ１５００のコネクタ１５６２が、基板１０８の底面から直角に延び埋め込み用樹脂１２２の底面を貫通して突出するＪリード線を備える点を除き、図１のセンサアセンブリ１００と同様のセンサアセンブリ１５００を示す。これらのＪリード線は、例えば表面実装技術（ＳＭＴ）を用いて、センサアセンブリ１５００をプリント回路板に取り付けることを容易にする。また、中空ケーシングの側面には、コネクタへのアクセスのための切り欠きがない。
【００８７】
図１６は、センサアセンブリ１６００の中空ケーシング１６０２と放射線透過性光学部品１６０６とがパネル取り付けを容易にするように構成されている点を除き、図１のセンサアセンブリ１００と同様のセンサアセンブリ１６００を示す。より詳細には、放射線透過性光学部品１６０６は、放射線透過性光学部品１６０６が少なくとも部分的にパネル１６７０の穴を貫通して延出できるようにする分だけ中空ケーシングの外縁を超えて延びており、中空ケーシングの外縁はパネル１６７０の内表面にぴったりと接している。
【００８８】
本発明の多数の実施形態を説明してきた。しかしながら、本発明の精神及び範囲を逸脱することなく様々な変更がなされ得ることは理解されるであろう。
【００８９】
例えば、放射線透過性光学部品は、例えば米国特許出願公開第２０１１／０１４７５７３号明細書に開示されている取り付け技術などの様々な技術を用いて中空ケーシングに取り付けられてもよい。同文献はその全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【００９０】
センサアセンブリの種々のコンポーネントの精密な構成、物理的寸法、及び配置は、少なからず変更可能である。いくつかの実装例においては、センサアセンブリは、本明細書においては図示又は開示していない他のコンポーネントを備えていてもよいし、いくつかの実装例においては、センサアセンブリは、本明細書に開示されているコンポーネントのうち１つ以上を備えていなくてもよい。他の構成においては、すべての図において円筒形のものとして示されているハウジングを、断面が長方形又は正方形、楕円形、あるいは他の形状になるように作成することが考えられる（図７を参照）。基板１０８はハウジング１０２の開口１２８Ｂのどんな独特の形にも適合するように成形され得る。ハウジング１０２の外形は開口１２８Ｂとは異なることが考えられる。当業者には、中空体１０２が本願に適合する任意の適切な形状であってよいことが自明であろう。
【００９１】
コンポーネント、シール材、及び不活性ガスは、種々の異なる物質を用いて形成されてもよい。
【００９２】
光感知素子は、事実上どんな種類の光感知技術をも利用することができる。
【００９３】
本明細書に開示されている製造工程における一連のイベントは変更されてもよく、いくつかの実装例においては、この過程のうち１つ以上のステップが省略されてもよい。
【００９４】
センサアセンブリは様々な異なる用途に用いることができる。
【００９５】
本明細書において用いられている、「上位」、「下位」、「上方」、「下方」、「上」、「下」、「最上」、「底部」などの相対的な語やそれらの派生語（例えば「下方に」、「上方に」等）は、そのときに説明されている、あるいは話題に上っている図面に図示されている向きを参照するものと理解されなければならない。こうした相対的な語は、説明の便宜を目的としたものであって、装置がある特定の向きに構築又は操作されることを要さない。「取付けられる」、「接続される」、「連結される」といった取り付け、接続等に関する語は、明確に別段の説明をした場合を除き、構造体が直接的に、又は介在する構造体を通じて間接的に、相互に固定され又は取り付けられている関係、ならびに、可動的な又は強固な取り付けあるいは関係の両方を指す。
【００９６】
他の実装例は、特許請求の範囲の範囲内にある。
【図１】
2016502071.tif 000003
【図２】
2016502071.tif 000004
【図３】
2016502071.tif 000005
【図４】
2016502071.tif 000006
【図５】
2016502071.tif 000007
【図６】
2016502071.tif 000008
【図７】
2016502071.tif 000009
【図８】
2016502071.tif 000010
【図９】
2016502071.tif 000011
【図１０Ａ】
2016502071.tif 000012
【図１０Ｂ】
2016502071.tif 000013
【図１０Ｃ】
2016502071.tif 000014
【図１０Ｄ】
2016502071.tif 000015
【図１０Ｅ】
2016502071.tif 000016
【図１０Ｆ】
2016502071.tif 000017
【図１０Ｇ】
2016502071.tif 000018
【図１０Ｈ】
2016502071.tif 000019
【図１１】
2016502071.tif 000020
【図１２】
2016502071.tif 000021
【図１３】
2016502071.tif 000022
【図１４】
2016502071.tif 000023
【図１５】
2016502071.tif 000024
【図１６】
2016502071.tif 000025
【国際調査報告】
2016502071.tif 000026
2016502071.tif 000027
2016502071.tif 000028
2016502071.tif 000029