专利名称：红外线传感器的利记博彩app
红外线传感器技术领域
本发明涉及红外线传感器。
背景技术：
以外，如图12所不，提出了一种将由MID (Molded Interconnect Devices)基板构成的三维电路模块120收纳到罐封装部件(Can Package) 130中的红外线传感器,其中，该MID基板安装有热电元件101、将对热电元件101的输出电流进行信号处理的信号处理电路的大部分集成于I个芯片的IC元件102以及外装于IC元件102的电容器(未图示)等(例如日本国专利第3367876号公报以下称为“专利文献I”)。这里，构成三维电路模块120的MID基板在树脂成形品121的表面形成有电路图案122。而且，罐封装部件130由金属制的芯柱(stem) 131、具有光学滤波窗132a的金属制帽132构成。另外，图12的红外线传感器在罐封装部件130的外侧安装有穹顶状的聚光透镜150。另外，以往公知在将热电元件和对该热电元件的输出信号进行信号处理的IC元件(信号处理IC)收纳到罐封装部件内的红外线传感器中，会由于IC元件的信号输入端子与信号输出端子的电容耦合而导致敏感度降低(例如日本国专利第4258139号公报以下称为“专利文献2”)。这里，在上述专利文献2中公开了一种下述红外线传感器，如图13以及图14所示，在第I 第7金属部件211 217被插入成形的同时成形体210的上表面部安装有热电元件201，并且在该同时成形体210的正表面部安装有IC元件202，在同时成形体210的侧表面部安装有外带的电容器Cl。而且，在该红外线传感器中，为了降低上述的电容耦合，将第4金属部件214弯曲加工为屏蔽(shield)专用的金属部件，并且将与信号输入端子连接的内部布线用的第I金属部件211和与信号输出端子连接的外部布线用的第6金属部件216配置在同时成形体210的对角方向。另外，该红外线传感器中的封装部件230由安装有同时成形体210的金属制芯柱(金属基底)231、金属制帽232构成，在帽232中设置有红外线透过滤波器233。上述专利文献I中公开的IC元件102具备电流电压变换电路、电压放大电路以及输出电路等，电流电压变换电路具备在反转输入端与输出端之间连接反馈电容(电容器)，并且从电源电路对非反转输入端供给基准电压的运算放大器，该运算放大器的反转输入端与热电元件连接、被输入热电电流，通过电容器的阻抗变换将微小的热电电流变换成数IOil V程度的电压信号。在该电流电压变换电路中，减小了在由使用了电场效应型晶体管和高电阻值的电阻的阻抗变换电路构成的现有电流电压变换电路中处于支配地位的热噪声的影响，能够显著地改善S/N比，可在实现低噪声化的同时提高敏感度。但在图12所示的构成的红外线传感器中，由于在罐封装部件130内收纳有三维电路模块120，所以难以薄型化(低背化)，而且在印刷布线板那样的电路基板等上2次安装时无法进行表面安装。另外，图13所示的构成的红外线传感器也由于在罐封装部件230内收纳有同时成形体210，所以难以薄型化(低背化)，而且在印刷布线板那样的电路基板等上2次安装时无法进行表面安装。
与此相对，提出了一种如下所述的红外线传感器，如图15以及图16所示，具备收纳有红外线传感器元件301、电场效应型晶体管302、旁路电容器(未图示)、具有高电阻值的电阻(未图示)等的表面安装型的封装部件303 ;和在封装部件303的开ロ部303b安装的光学滤波器304 (例如国际公开2006/120863号以下称为“专利文献3”)。在上述专利文献3所公开的红外线传感器中，封装部件303被形成为一面开ロ的矩形箱状，在封装部件303的内底面配设有对红外线传感器元件301进行支承的多个基座(base)312。而且，电场效应型晶体管302、旁路电容器以及电阻等并设于红外线传感器元件301。另外，光学滤波器304的平面形状是与封装部件303的开ロ部303b大致对应的长方形。具体而言，光学滤波器304按照在该光学滤波器304的侧缘与封装部件303的内侧面之间形成缝隙的方式来设定平面尺寸，被在封装部件303的开ロ部303b的4个角部配设的支承部320支承。而且，光学滤波器304和封装部件303的金属制的封装主体303a由导电 性粘接剂接合而电连接。在图15以及图16所示的构成的红外线传感器中，由于高电阻值的电阻产生的热噪声大，所以S/N比的提高也存在着一定限度。鉴于此，为了实现高敏感度化，可考虑代替电场效应型晶体管302、旁路电容器以及电阻等，而使用能够以高的放大率来放大红外线传感器元件301的微弱输出信号的IC元件102 (參照图12)、IC元件202 (參照图13)。但在该情况下，由于需要在封装部件303内横向并排设置红外线传感器元件301和IC元件102或者IC元件202，所以难以实现小型化以及低成本化。另外，该情况下，由于红外线传感器元件301和与IC元件102、202连接的输出用布线的电容耦合而降低了敏感度。
发明内容
本发明鉴于上述情况而提出，其目的在于，提供一种能够小型化并且能够抑制由于热电元件和与IC元件连接的输出用布线的电容耦合而减低敏感度的红外线传感器。本发明的红外线传感器具备热电元件、对所述热电元件的输出信号进行信号处理的IC元件、和收纳所述热电元件以及所述IC元件的表面安装型的封装部件，所述封装部件具有封装主体，其在由绝缘材料构成的基体上形成有由金属材料构成的电路布线以及多个外部连接用电极；和封装盖，其具有使所述热电元件的检测对象的红外线透过的功能，以在与所述封装主体之间包围所述热电元件以及所述IC元件的形式和所述封装主体接合；在所述封装主体的一面侧设置有多段凹部，所述IC元件被安装在下段的凹部的内底面，所述热电元件在俯视所述封装主体时跨越所述下段的凹部和比该下段的凹部靠上段的凹部并且在厚度方向与所述IC元件分离地安装，在所述热电元件与将所述IC元件的输出端子和所述外部连接电极间电连接的输出用布线之间设置有屏蔽构造部，所述屏蔽构造部与所述IC元件的成为接地电位或者定电位的部位电连接。在该红外线传感器中，优选所述屏蔽构造部具备埋设在所述封装主体的所述基体中并位于所述热电元件与所述输出用布线之间的屏蔽层，所述屏蔽层与所述IC元件的成为所述接地电位或者所述定电位的所述部位电连接。在该红外线传感器中，优选所述屏蔽构造部具备形成在所述封装主体的所述基体的内面并位于所述热电元件与所述输出用布线之间的屏蔽层，所述屏蔽层与所述IC元件的成为所述接地电位或者所述定电位的所述部位电连接。在该红外线传感器中，优选所述屏蔽构造部具备一部分埋设在所述封装主体的所述基体中、所述一部以外的剩余部分形成在所述基体的内面，且位于所述热电元件所述输出用布线之间的屏蔽层，所述屏蔽层与所述IC元件的成为所述接地电位或者所述定电位的所述部位电连接。在该红外线传感器中，优选以形成有电路部的主表面侧为所述下段的凹部的内底面侧、与所述主表面侧相反的背面侧为所述热电元件侧，将所述IC元件安装在所述下段的凹部的内底面。在该红外线传感器中，优选所述屏蔽构造部具备设置于所述IC元件的背面侧并位于所述热电元件与所述输出用布线之间的屏蔽层，所述屏蔽层与所述IC元件的成为所述接地电位或者所述定电位的所述部位电连接。在该红外线传感器中，优选所述屏蔽构造部具备配置在所述IC元件的背面与所述热电元件之间并位于所述热电元件与所述输出用布线之间的屏蔽板，所述屏蔽板与所述外部连接用电极中的成为所述接地电位或者所述定电位的所述外部连接用电极电连接。在该红外线传感器中，优选所述屏蔽板由金属板或者印刷基板构成。在该红外线传感器中，优选所述封装主体的俯视下的外形是正方形，所述封装主体的所述俯视下的中心与所述热电元件的中心重合。在该红外线传感器中，优选在所述封装盖的周部形成有针对所述封装主体的定位用的阶梯差部。 在该红外线传感器中，优选所述封装盖是硅制的透镜。在该红外线传感器中，优选具备在所述封装部件的外侧配置的树脂制的壳体。在该红外线传感器中，优选所述壳体以除了向所述封装部件的安装部位之外，在与所述封装部件之间形成空气层的形式被安装于所述封装部件。在该红外线传感器中，优选所述壳体通过使设置在所述封装主体的侧面的卡合凹部与设置在所述壳体的卡合凸部凹凸卡合而被安装于所述封装部件。在该红外线传感器中，优选所述热电元件的热电材料是钽酸锂或者铌酸锂。
图I是实施方式I的红外线传感器的概略剖视图。图2是实施方式I的红外线传感器的概略分解立体图。图3是实施方式I的红外线传感器的电路框图。图4是实施方式I的红外线传感器的概略剖视图。图5是实施方式I的红外线传感器的其他构成例的概略剖视图。图6是实施方式I的红外线传感器的其他构成例的概略剖视图。图7是实施方式I的红外线传感器的其他构成例的概略剖视图。图8是实施方式2的红外线传感器的概略剖视图。
图9是实施方式3的红外线传感器的概略剖视图。图10是实施方式3的红外线传感器的其他构成例的概略剖视图。图11是实施方式4的红外线传感器的概略剖视图。
图12是现有例的红外线传感器的概略分解立体图。
图13是表示其他现有例的红外线传感器的概略分解立体图。图14是其他现有例的红外线传感器中的第I 第7金属部件的概略立体图。图15是表示其他现有例的红外线传感器的概略分解立体图。图16是其他现有例的红外线传感器的主要部分概略立体图。
具体实施例方式(实施方式I)以下，參照图I 图4对本实施方式的红外线传感器进行说明。本实施方式的红外线传感器具备作为热型红外线检测元件的热电元件I、对热电元件I的输出信号进行信号处理的IC元件2、和收纳热电元件I以及IC元件2的表面安装型的封装部件3。这里，封装部件3具有封装主体4和封装盖5，其中，该封装盖5以在与封装主体4之间包围热电元件I以及IC元件2的形式和封装主体4气密接合。封装主体4在由绝缘材料(陶瓷)构成的基体41上形成有由金属材料构成的电路布线(未图示)以及多个外部连接用电极45 (參照图4)。封装盖5具有使热电元件I中的检测对象的红外线透过的功能以及导电性。另外，在封装主体4中形成有屏蔽部43(參照图4)，其中，该屏蔽部43防止外来的电磁噪声影响含有热电元件I、IC元件2以及上述电路布线而构成的传感器电路100(參照图3)。封装盖5与封装主体4的屏蔽部43电连接。此外，在本实施方式中，将由封装主体4和封装盖5围成的气密空间设为干(dry)氮气氛，但不限于此，例如也可以是真空气氛或空气气氛。热电元件I是嵌块(quad)型元件，如图2所示，使用了在I枚热电体基板11上以2X2的矩阵状形成了 4个受光部(元件要素)12的元件。这里，各受光部12由在热电体基板11的厚度方向的两面以相互对置的形式形成的ー对正方形的电极12a、和热电体基板11中的被该ー对电极12a夹持的部位构成。另外，热电元件I通过在矩形板状的热电体基板11上，形成俯视下沿着正方形的电极12a的3边的俯视为“コ”字状的狭缝(未图示)，而成为各元件要素12被热电体基板11的一部分悬臂支承的构造，通过形成这样的狭缝，能够提高敏感度，并且能够降低跳跃噪声(popcorn noise)(例如參照日本国专利第3372180号公报)。其中，电极12a由红外线吸收材料(例如NiCr等)形成。在上述的热电元件I中，各受光部12的电极12a被配置成在热电体基板11的中央部，受光部12的中心位于比热电体基板11的外周线靠向内侧的虚拟正方形的角。而且，热电元件I在热电体基板11的两端部形成有输出端子部(未图示)。利用在热电体基板11的厚度方向的两面形成的布线图案(未图示)等，来并列连接4个受光部12中的位于对角位置的2个受光部12彼此，使得位于彼此不同的对角的2个受光部12相互倒并联连接。于是，在该热电元件I中，由于在倒并联连接的受光部12彼此中，2个受光部12中产生的电荷会由于环境温度的变化等而相抵消，所以实现了 S/N比的提高。此外，热电元件I不限于图2的嵌块型元件，例如也可以是2个受光部12以1X2的矩阵状形成的双元型(dual type)元件、或4个受光部12以1X4的矩阵状形成的嵌块型元件。
其中，图2所示的构成的热电元件I与双元型元件、受光部12以1X4的矩阵状形成的嵌块型元件相比，能够 降低由于来自外部的热而引起的热电元件I的输出变动。另外，本实施方式的红外线传感器在印刷布线板那样的电路基板等上2次安装时，可以使用无铅焊锡(例如SnCuAg焊锡等)作为接合材料。其中，在采用PZT(:Pb(Zr，Ti)O3)系材料作为热电元件I的热电体基板11的热电材料的情况下，通过适当地选择PZT的组分、添加物，还能够使居里温度高于回流焊峰值温度(260°C )，但由于居里温度与回流焊峰值温度的温度差小，所以如果不高精度管理回流焊峰值温度，则存在因回流焊峰值温度超过热电元件I的居里温度而削减热电元件I的分极，导致无法得到热电效应的可能性。鉴于此，优选使用由于居里温度比PZT高而与PZT相比耐热性高的钽酸锂(LiTaO3)、铌酸锂(=LiNbO3)作为热电元件I中的热电体基板11的热电材料。这样，如果使用与PZT相比居里温度高的钽酸锂、铌酸锂作为热电材料，则在利用无铅焊锡进行2次安装的情况下，能够容易地管理回流焊温度，并且即使在回流焊峰值温度向比所希望的设定温度(260°C )高的温度侧变动(过冲)的情况下，也能够可靠地防止热电元件I的特性劣化，由于2次安装工程的成品率的提高而实现低成本化以及可靠性的提高。其中，钽酸锂的居里温度为618°C程度，铌酸锂的距离温度为1140°C程度，是比回流焊峰值温度高2倍的温度。另外，IC元件2如图3所示，将从热电元件I输出的输出信号、即热电电流变换成电压信号的电流电压变换电路22 ;对由电流电压变换电路22变换后的电压信号中的规定频带的电压信号进行放大的电压放大电路23 ;将由电压放大电路23放大后的电压信号与恰当设定的阈值相比，在电压信号超过了阈值的情况下输出检测信号的检测电路24;和将检测电路24的检测信号作为规定的人体检测信号输出的输出电路25被单芯片化。这里，电流电压变换电路22具有附加了反馈电容(电容器)的运算放大器、和将运算放大器的输出反馈给输入侧的直流反馈电路，利用反馈电容的阻抗将微小的热电电流变换成数IOu V程度的电压信号，与使用了电场效应型晶体管和与该电场效应型晶体管的栅极连接的电阻的电流电压变换电路相比，能够提高放大率并且提高S/N比，可实现高敏感度化。其中，在具备这种电流电压变换电路22、电压放大电路23等的IC元件2的基本电路构成中，省略了上述专利文献I等中公开而公知的详细说明。另外，IC元件2的基本电路构成也可以是上述专利文献2所公开的构成。另外，IC元件2还可以构成为作为热电元件I的输出信号对输出电压进行信号处理。在本实施方式中，通过采用陶瓷、玻璃等无机材料作为封装主体4的基体41的绝缘材料，与采用环氧树脂等有机材料作为上述绝缘材料的情况相比，能够防止由于封装主体4的吸湿而降低上述电路布线间的绝缘电阻，并且能够提高耐热性。这里，如果采用氧化铝作为上述无机材料，则与采用氮化铝、碳化硅等作为上述无机材料的情况相比，上述绝缘材料的热传导率小，能够抑制由于外部热的变动而导致热电元件I的敏感度降低。封装主体4在一面侧设置有多段(这里是2段)的凹部41a、41b，IC元件2被安装在下段的凹部41a的内底面，在俯视封装主体4时热电元件I跨越下段的凹部41a和比该下段的凹部41a靠向上段的凹部41b并且在厚度方向与IC元件2分开规定距离地安装。此外，在封装主体4的上述一面侧设置的凹部41a、41b的段数不特别地限定为2段，也可以是多段，只要在相对靠下段的凹部41a的内底面安装IC元件2，在相对靠上段的凹部41b的内底面安装热电元件I即可。这里，将形成有电路部的主表面侧作 为下段的凹部41a的内底面侧、将与主表面侧相反的背面侧作为热电元件I侧，IC元件2被安装在下段的凹部41a的内底面。gp，IC元件2是芯片对，通过多个焊盘(例如Au球焊盘、镀金焊盘、实施了在C4技术中利用的镀金的Cu球、焊锡焊盘等)28而被倒装晶片(flip chip)安装于封装主体4。另外，在封装主体4中，支承热电元件I的2个导电性支承体6被固定在上段的凹部41b的内底面。这里，各导电性支承体6分别与热电元件I的2个输出端子部电连接。各导电性支承体6形成为短栅状，以沿着长边方向的ー侧面彼此相互对置的形式配置在上段的凹部41b的内底面上。另外，热电元件I被配置成相互不同的输出端子部分别与各导电性支承体6重叠，并且各受光部12不重叠。简言之，在本实施方式中，由于利用2个导电性支承体6对热电元件I进行双支承，所以能够稳定地支承热电元件I。另外，各导电性支承体6和封装主体4通过具有电绝缘性以及热绝缘性的粘接剂(例如环氧树脂等)粘接。因此，能够提高导电性支承体6与封装主体4之间的热绝缘性，可提高热电元件I与封装主体4之间的热绝缘性。此外，导电性支承体6不必一定是与封装主体4不同的部件，也可以与封装主体4 一体形成，还可以通过对封装主体4设置用干与热电元件I连接的连接盘(land)，来取代导电性支承体6而将热电元件I直接安装于封装主体4。上述的导电性支承体6在由铜或者铁构成的导电板的表面形成有镀金膜或者镀银膜或者镀镍膜。这里，热电元件I的各输出端子部与各导电性支承体6通过由有机树脂系的导电性粘接剂构成的接合部7电连接。于是，能够抑制从导电性支承体6向热电元件I的热传导。另外，封装主体4形成有由金属材料(例如Cu等)构成的上述屏蔽部43，热电元件I的接地侧的输出端子部以及IC元件2的接地侧的输出端子2c (參照图3)与封装主体4的屏蔽部43适当连接。而且，IC元件2的信号输出用的输出端子2b(參照图3)经由上述的焊盘28以及封装主体4的输出用布线44与外部连接用电极45电连接。优选该输出用布线44设置在尽量远离热电元件I的位置。本实施方式的红外线传感器中，在热电元件I和与IC元件2连接的输出用布线44之间设置有屏蔽构造部，屏蔽构造部与IC元件2的成为接地电位的部位电连接。这里，本实施方式中的屏蔽构造部由埋设在封装主体4的基体41中并位于热电元件I与输出用布线44之间的屏蔽层46构成，该屏蔽层46与IC元件2的成为接地电位的部位电连接。位于热电元件I与输出用布线44之间的屏蔽层46不限于埋设在基体41中，也可以如图5所示那样形成在基体41的内面。另外，屏蔽层46也可以如图6所示，一部分埋设在基体41、该一部分以外的剩余部分形成在基体41的内面。在图5、图6的情况下，形成在基体41的内面的屏蔽层46只要通过焊盘或者焊线与IC元件2的成为接地电位的部位电连接即可。在本实施方式的红外线传感器中，与屏蔽部43电连接的接地用的外部连接用电极(未图示)也设置在封装主体4的外底面，通过将该接地用的外部连接用电极与2次安装红外线传感器的电路基板等的接地图案电连接，能够降低外来电磁噪声对由热电元件I以及IC元件2等构成的传感器电路100的影响，可防止由于外来的电磁噪声而导致S/N比降低。在本实施方式中，由于屏蔽层46与屏蔽部43电连接而成为同电位，所以将屏蔽层46与IC元件2的成为接地电位的部位(接地端子等)电连接，但在屏蔽层46与屏蔽部43电绝缘的情况下，只要将屏蔽层46与IC元件2的成为定电位的部位(成为定电位的定电位电路等)电连接即可。作为该情况下的电连接方法，可以根据IC元件2的安装方式而采用例如焊盘或焊线(bonding wire)等。本实施方式中的屏蔽部43跨越封装主体4的基体41的底壁和侧壁而形成，与仅在底壁和侧壁的一方形成的情况相比，能够提高屏蔽效果。这里，屏蔽部43被埋设在封装主体4的基体41中，在封装主体4的内面未露出。因此，在本实施方式的红外线传感器中，能够防止屏蔽部43与封装部件3内的传感器电路100的干涉。另外，上述的屏蔽部43也可以由在封装主体4的侧壁沿着该侧壁的高度方向埋设的多个导电性通孔(via)、和埋设在封装主体4的底壁并将多个导电性通孔彼此电连接的导电性层构成。这里，如果将上述多个导电性通孔以包围封装主体4的内部空间的形式配置，使各导电性通孔中的封装盖5侧的一个端面露出，则能够将各导电性通孔与封装盖5电连接，可降低封装盖5和与该封装盖5电连接的接地用的外部连接用电极之间的电阻，能够提高针对外来电磁噪声的屏蔽效果。总之，在本实施方式中，由于屏蔽部43延伸设置到封装主体4的侧壁的前端面，所以通过封装盖5的周部以与封装主体4的侧壁重合的形式将封装盖5与封装主体4接合，能够将封装盖5和屏蔽部43电连接。在本实施方式的红外线传感器中，由于IC元件2具有电流电压变换电路22以及电压放大电路23，能够增大IC元件2的输出信号，而且热电元件I自身的阻抗也非常高，高到100GQ程度，所以当不如上所述那样，在封装主体4中设置屏蔽部43并且将封装盖5与封装主体4的屏蔽部43电连接而固定为接地电位或者特定电位(一定的电位)时，易于受到外来电磁噪声的影响。与此相对，在本实施方式的红外线传感器中，如上所述，设置防止外来的电磁噪声对在封装主体4中含有热电元件I和IC元件2以及上述电路布线而构成的传感器电路100造成影响的屏蔽部43，并且，将封装盖5与封装主体4的屏蔽部43电连接。因此，在本实施方式的红外线传感器中，能够实现封装部件3的薄型化，并且抑制由于外来电磁噪声的影响而导致敏感度降低。另外，上述的封装盖5在具有导电性并且透过红外线的基板的一种即硅基板的一个表面侧(图I的下面侧)形成有滤波部，构成了红外线光学滤波器。这里，滤波部由透过规定波段的红外线并且反射该波段以外的红外线的光学多层膜(多层干涉滤波膜)构成。因此，在本实施方式的红外线传感器中，封装盖5能够通滤波波部将所希望的波段以外的不要波段的红外线或可见光除去，可以防止因太阳光等而导致噪声的产生，实现高敏感度化。此外，基板的材料不限于硅，例如还可以是锗、砷化镓、硫化锌等。另外，对封装盖5而言，在与封装主体4的侧壁重合的周部52露出了硅基板。因此，能够与滤波部的材料无关地将封装盖5和屏蔽部43电连接。此外，封装盖5不限于在硅基板的上述一个表面侧，也可以在另一个表面侧形成滤波部，优选在至少一方形成滤波部。另外，在上述一个表面侧形成的滤波部和在上述另一个表面侧形成的滤波部彼此的滤波特性可以相同，但能够通过使彼此的滤波特性不同，更加有效地除去不要的红外线或可见光。在本实施方式的红外线传感器中，通过封装盖5和封装主体4借助由高融点焊锡或导电性树脂等构成的接合部8(參照图I)而接合、电连接，能够提高红外线传感器整体的电磁屏蔽效果。
本实施方式的红外线传感器中，在封装盖5的周部52形成有针对封装主体4的定位用阶梯差部52a，能够提高封装盖5针对封装主体4的定位精度。另外，当将热电元件I和IC元件2在热电元件I的厚度方向分离配置时，也会为了封装部件3的小型化而缩短IC元件2与热电元件I的距离，所以引起IC元件2的信号输出用的输出端子(以下称为“信号输出端子”)2b的输出信号被反馈给热电元件I的现象(电容反馈)，有可能产生因电容反馈而导致的误检测(由于敏感度发生变化，所以有时会误检测或不检测)。与此相对，在本实施方式的红外线传感器中，按照IC元件2的主表面侧的电路部远离热电元件I的方式，将IC元件2倒装晶片安装于封装主体4。于是，在本实施方式的红外线传感器中，即使在IC元件2如上述那样包括对电流电压变换电路22的输出电压进行放大的电压放大电路23的情况下，也能够防止因IC元件2的信号输出端子2b于热电元件I的电容耦合而引起的误检測。在以上说明的本实施方式的红外线传感器中，由于形成有防止外来的电磁噪声影响在封装主体4中含有热电元件I、IC元件2以及上述电路布线而构成的传感器电路100的屏蔽部43，并且封装盖5与封装主体4的屏蔽部43电连接，所以能够实现封装部件3的薄型化，并且抑制因外来的电磁噪声的影响而造成敏感度降低。另外，在本实施方式的红外线传感器中，由于IC元件2被安装在封装主体4的下段的凹部41a的内底面，热电元件I在俯视封装主体4时跨越下段的凹部41a和比该下段的凹部41a靠上段的凹部41b并且在该热电元件I的厚度方向与IC元件2分离地安装，所以可实现小型化以及低成本化。并且，在本实施方式的红外线传感器中，由于在热电元件I与将IC元件2的输出端子2b、外部连接电极45间电连接的输出用布线44之间设置有屏蔽构造部，该屏蔽构造部与IC元件2的成为接地电位或者定电位的部位电连接，所以能够抑制因热电元件I和与IC元件2连接的输出用布线44的电容耦合而导致敏感度降低。这里，在本实施方式的红外线传感器中，由于屏蔽构造部由被埋设在封装主体4的基体41中并位于热电元件I和输出用布线44之间的屏蔽层46构成，所以能够以低成本抑制热电元件I和与IC元件2连接的输出用布线44的电容耦合。另外，在屏蔽构造部如图6所示那样，由一部分埋设在基体41中而该一部分以外的剰余部分形成在基体41的内面的屏蔽层46构成的情况、或如图5所示那样由形成在封装主体4的基体41的内面并位于热电元件I与输出用布线44之间的屏蔽层46构成的情况下，也能够以低成本抑制热电元件I和与IC元件2连接的输出用布线44的电容耦合。另外，在本实施方式的红外线传感器中，由于热电元件I和IC元件2在封装主体4中并排配置在热电元件I的厚度方向，所以与横向并排配置热电元件I和IC元件2的情况相比，能够实现因封装部件3的平面尺寸的缩小而带来的小型化，可縮小向电路基板等2次安装时的安装面积。在图15以及图16的构成中，当在封装部件303内横向并设红外线传感器元件301和IC元件102 (參照图12)或者IC元件202 (參照图13)时，从对封装部件303的开ロ部303b进行封闭的作为封装盖发挥功能的光学滤波器304入射的红外线有可能对IC元件102,202的电路部等造成坏影响。另外，该情况下，有可能在IC元件102、202的主表面侧的电路部中产生的热向红外线传感器元件301传递而导致敏感度降低。与此相对，在本实施方式的红外线传感器中，由于将形成有电路部的主表面侧作为下段的凹部41a的内底面侧、将与主表面侧相反的背面侧作为热电元件I侧，IC元件2被安装在下段的凹部41a的内底面，所以能够防止从封装盖5入射的红外线对IC元件2的电路部等造成不良影响，而且可抑制在IC元件2的主表面侧的电路部中产生的热向热电元件I传递，能够抑制敏感度的降低。另外，在本实施方式的红外线传感器中，如果封装主体4俯视下的外形为正方形，并将热电元件I的中心与装主体4的俯视下的中心重合地配置，则能够进一步降低因外部的热源而导致的噪声，并且能够从封装部件3的外部容易地推定热电元件I的位置，因此在将用于使红外线聚光到热电元件I的透镜等配置在封装部件3的前方那样的情况下，能够容易地进行透镜的配置位置等的定位，并且透镜等的光学设计变容易。其中，本实施方式的 IC元件2被单芯片化成不需要外带的电子部件(电容器)等。另外，在本实施方式的红外线传感器中，由于在热电元件I的厚度方向热电元件I与IC元件2的电路部分离，在热电元件I与IC元件2之间形成有间隙，所以能够提高热电元件I与IC元件2之间的热绝缘性。这里，热电元件I的各受光部12的两电极12a与在封装部件3内封入的气体相接。其中，优选热电元件I的热电材料与封装主体4的上述绝缘材料的线膨胀率差小。在上述的红外线传感器中，也可以如图7所示，在IC元件2的背面侧设置位于热电元件I与输出用布线44(参照图4)之间的屏蔽层27作为屏蔽构造部。IC元件2通过对硅晶片应用IC制造技术而形成，作为硅晶片，存在n型基板和p型基板。因此，在上述的红外线传感器中，当IC元件2的背面侧部分是p型时，通过将屏蔽层27与IC元件2的成为接地电位的部位(p型基板)电连接，能够利用IC元件2的背面侧的屏蔽层27实现的屏蔽效果，抑制热电元件I和与IC元件2连接的输出用布线44的电容耦合的产生。另外，在上述的红外线传感器中，当IC元件2的背面侧的部分是n型时，通过将屏蔽层27与IC元件2的成为定电位的部位(n型基板)电连接，能够利用IC元件2的背面侧的屏蔽层27实现的屏蔽效果，抑制热电元件I与IC元件2的电容耦合。这里，屏蔽构造部可以仅由设置在IC元件2的背面侧的屏蔽层27构成，也可以具备在封装主体4的基体41形成的屏蔽层46 (参照图4)，具备两方的屏蔽层27、46能够更可靠地抑制热电元件I和输出用布线44的电容耦合。另外，由于IC元件2的背面侧的部分(成为接地电位或者定电位的部位，换言之，成为接地电位的P型基板或者成为定电位的n型基板)发挥与屏蔽层27同等的作用，所以不一定必须设置屏蔽层27。(实施方式2)本实施方式的红外线传感器的基本构成与实施方式I大致相同，如图8所示，不同之处在于，具备被配置在IC元件2的背面与热电元件I之间并位于热电元件I与输出用布线44(参照图4)之间的屏蔽板30作为屏蔽构造部等。其中，对与实施方式I同样的构成要素标注相同的附图标记而省略说明。另外，图8中省略了在实施方式I中说明的图4中的输出用布线44、外部连接用电极45、屏蔽部43的图不。在本实施方式的红外线传感器中，将屏蔽板30的两端部固定在封装主体4的上段的凹部41b的内底面中比各导电性支承体6靠近下段的凹部41a的部位。而且，按照在热电元件I的厚度方向热电元件I与屏蔽板30之间形成第I规定间隔的缝隙的方式，设定了各导电性支承体6的厚度尺寸。另外，按照在屏蔽板30与IC元件2的背面之间形成第2规定间隔的缝隙的方式，设定了下段的凹部41a的深度(上段的凹部41b与下段的凹部41a的阶梯差)。另外，屏蔽板30的外形尺寸被设定成大于IC元件2的外形尺寸且小于热电元件I的外形尺寸。在本实施方式的红外线传感器中，通过将屏蔽板30与IC元件2的成为接地电位或者定电位的部位电连接，能够利用IC元件2的背面侧的屏蔽板30实现的屏蔽效果，抑制热电元件I和与IC元件2连接的输出用布线44 (參照图4)的电容耦合。这里，屏蔽构造部可以仅由屏蔽板30构成，也可以具备在封装主体4的基体41中形成的屏蔽层46(參照图4)，具备屏蔽板30以及屏蔽层46能够更加可靠地抑制热电元件I与输出用布线44的电容耦合。在上述的红外线传感器中，如果利用金属板或者印刷基板来构成屏蔽板30，则与如图7所示那样在IC元件2的背面设置屏蔽层27的构成相比，能够进一歩抑制在IC元件2中产生的热向热电元件I传递。(实施方式3)图9所示的本实施方式的红外线传感器的基本构成与实施方式I大致相同，不同之处在于封装盖5是硅制的透镜。其中，对与实施方式I同样的构成要素标注相同的附图标记并省略说明。另外，图9中省略了在实施方式I中说明的图4中的输出用布线44、外部连接用电极45、屏蔽部43的图示。另外，对于屏蔽构造部，只要与其他实施方式同样地设置即可。在本实施方式的封装盖5中，中央部构成平凸型的透镜部51，周部52构成用于向封装主体4安装的凸缘部。在本实施方式的红外线传感器中，由于封装盖5由硅制的透镜构成，所以能够实现由热电元件I的受光效率的提高而带来的高敏感度化，并且能够利用封装盖5来设定热电元件I的检测区域。另外，在本实施方式的红外线传感器中，与封装盖5另行配置透镜的情况相比，能够实现低成本化。上述的硅制透镜由按照如下步骤形成的半导体透镜(这里为硅透镜)构成在半导体基板的ー个表面侧按照与半导体基板的接触为欧姆接触的方式形成了对应于所希望的透镜形状而设计了与半导体基板(这里为硅基板)的接触图案的阳极之后，在由将半导体基板的构成元素的氧化物蚀刻除去的溶液构成的电解液中，对半导体基板的另ー表面侧进行阳极氧化来形成成为除去部位的多孔质部，然后除去该多孔质部。其中，关于应用了这种阳极氧化技术的半导体透镜的制造方法，由于可以采用例如日本国专利第3897055号公报、日本国专利第3897056号公报等所公开的制造方法，所以省略说明。于是，在本实施方式的红外线传感器中，能够利用构成封装盖5的硅制透镜来设定热电元件I的检测区域。并且，在利用上述半导体透镜的制造方法而制造出的封装盖5 中，由于能够使透镜部51成为以比球面透镜短焦点且开口径大、象差小的非球面透镜，所以能够利用短焦点化来实现红外线传感器整体的薄型化。另外，在本实施方式的红外线传感器中，如果封装主体4的俯视下的外形为正方形，将热电元件I的中心与封装主体4的俯视下的中心重合地配置，并且使透镜部51的光轴与封装盖5的沿着厚度方向的中心线一致，则能够提高透镜部51与热电元件I的相对位
置精度。在构成封装盖5的透镜是聚乙烯制的情况下，由于当向印刷布线板那样的电路基板等2次安装封装部件3时，透镜不能承受回流焊温度，所以在回流焊工序之后需要将封装盖5与封装主体4接合。与此相对，在本实施方式中，由于采用了硅制的透镜作为封装盖5，所以无需在回流焊工序后将封装盖5与封装主体4接合另外，在图9所示的红外线传感器中，按照透镜部51的平面部51b位于热电元件I侧并且凸曲面部51a位于与热电元件I侧相反侧的方式形成了封装盖5，但不限于此，例如也可以如图10所示，按照透镜部51的凸曲面部51a位于热电元件I侧并且平面部51b位于与热电元件I侧相反侧的方式形成封装盖5。图10的构成与图9的构成相比，组装时封装盖5的操作变容易，并且透镜部51难以被划伤。另外，在图9以及图10的任意一个情况下，都优选封装盖5与实施方式I同样地具有滤波部。此外，也可以使用图9、图10中的封装盖5来取代实施方式2的红外线传感器中的封装盖5。(实施方式4)本实施方式的红外线传感器的基本构成与实施方式I大致相同，不同之处如图11所示，具备在封装部件3的外侧配置的树脂制(例如聚乙烯等)的壳体9。这里，壳体9形成为一面开放的箱状(这里为矩形箱状)，以使封装部件3的背面露出、覆盖封装部件3的外侧面以及表面(前面)的形式安装于封装部件3。其中，对于与实施方式I同样的构成要素标注相同的附图标记并省略说明。另外，图11中省略了在实施方式I中说明的图4中的输出用布线44、外部连接用电极45、屏蔽部43的图示。另外，对于屏蔽构造部，只要与其他实施方式同样地设置即可。本实施方式的红外线传感器在壳体9中的热电兀件I的前方形成有开口窗9a,以堵塞壳体9的开口窗9a的形式固定了使红外线透过的透镜59。上述透镜59与实施方式3同样由按照如下步骤形成的半导体透镜(这里为硅透镜)构成在半导体基板的一个表面侧按照与半导体基板的接触为欧姆接触的方式形成了将对应于所希望的透镜形状而设计了与半导体基板(这里硅基板)的接触图案的阳极后，在由对半导体基板的构成元素的酸化物蚀刻除去的溶液构成的电解液中，对半导体基板的另一表面侧进行阳极氧化来形成成为除去部位的多孔质部，然后除去该多孔质部。于是，在本实施方式的红外线传感器中，通过在壳体9的开口窗9a固定透镜59，能够提高热电元件I的受光效率，并且能够利用该透镜59调整热电元件I的检测区域。在本实施方式的红外线传感器中，壳体9除了向封装部件3的安装部位以外，还以与封装部件3之间形成有空气层10的形式被安装于封装部件3。于是，在本实施方式的红外线传感器中，通过具备在封装部件3的外侧配置的树脂制的壳体9，壳体9发挥隔热盖的功能，从而难以受到外界的热变动的影响。其中，在其他实施方式中也可以设置与本实施方式同样的壳体9。另外，在本实施方式的红外线传感器中，由于能够利用空气层10阻止从壳体9向封装部件3的热传导，所以更难以受到外界的温度变化的影响。在本实施方式的红外线传感器中，壳体9通过使设置在封装部件3的侧面的卡合凹部31与设置在壳体9的卡合凸部94凹 凸卡合而被安装于封装部件3。于是，在本实施方式的红外线传感器中，当将壳体9安装到封装部件3时无需使用其他部件，能够实现由于部件个数的削减而带来的低成本化，并且能够容易地对封装部件3安装壳体9，且还能够自由装卸。上述壳体9从该壳体9的后端缘突设有在前端部具有由卡合爪构成的卡合凸部94的多个结合脚93，通过使各结合脚93的卡合凸部94与封装部件3的卡合凹部31凹凸卡合而与封装部件3结合(安装)。这里，壳体9形成为后面开放的直方体状，从沿着2个导电性支承体6的并设方向的2个侧壁各自的后端缘起延设有2个结合脚93。另外，在各结合脚93的卡合凸部94中，形成有按照越靠近结合脚93的前端，从结合脚93向封装部件3的侧面侧的突出量越减小的方式倾斜的倾斜面94a。在该图11所示的例子，由于在将壳体9安装于封装部件3时能够利用结合脚93的挠曲，所以壳体9向封装部件3的安装变得容易。在上述各实施方式中，说明了将IC元件2倒装晶片安装于封装主体4的方式，但在屏蔽构造部具备实施方式I中说明的屏蔽层46、实施方式3中说明的屏蔽板30的情况下，也可以采用面朝上(faceup)地安装IC元件2的方式、利用焊线来进行IC元件2与封装主体4的电连接。
权利要求
1.一种红外线传感器，其特征在于，具备热电元件、对所述热电元件的输出信号进行信号处理的IC元件、和收纳所述热电元件以及所述IC元件的表面安装型的封装部件，所述封装部件具有封装主体，其在由绝缘材料构成的基体上形成有由金属材料构成的电路布线以及多个外部连接用电极；和封装盖，其具有使所述热电元件的检测对象的红外线透过的功能，以在与所述封装主体之间包围所述热电元件以及所述IC元件的形式和所述封装主体接合；在所述封装主体的一面侧设有多段凹部，所述IC元件被安装在下段的凹部的内底面，所述热电元件在俯视所述封装主体时跨越所述下段的凹部和比该下段的凹部靠上段的凹部并且在厚度方向与所述IC元件分离地安装，在所述热电元件与将所述IC元件的输出端子和所述外部连接电极间电连接的输出用布线之间设有屏蔽构造部，所述屏蔽构造部与所述IC元件的成为接地电位或者定电位的部位电连接。
2.根据权利要求I所述的红外线传感器，其特征在于，所述屏蔽构造部具备埋设在所述封装主体的所述基体中并位于所述热电元件与所述输出用布线之间的屏蔽层，所述屏蔽层与所述IC元件的成为所述接地电位或者所述定电位的所述部位电连接。
3.根据权利要求I所述的红外线传感器，其特征在于，所述屏蔽构造部具备形成在所述封装主体的所述基体的内面并位于所述热电元件与所述输出用布线之间的屏蔽层，所述屏蔽层与所述IC元件的成为所述接地电位或者所述定电位的所述部位电连接。
4.根据权利要求I所述的红外线传感器，其特征在于，所述屏蔽构造部具备一部分埋设在所述封装主体的所述基体中、所述一部分以外的剩余部分形成在所述基体的内面，且位于所述热电元件与所述输出用布线之间的屏蔽层，所述屏蔽层与所述IC元件的成为所述接地电位或者所述定电位的所述部位电连接。
5.根据权利要求I至权利要求4中任意一项所述的红外线传感器，其特征在于，以形成有电路部的主表面侧为所述下段的凹部的内底面侧、与所述主表面侧相反的背面侧为所述热电元件侧，将所述IC元件安装于所述下段的凹部的内底面。
6.根据权利要求5所述的红外线传感器，其特征在于，所述屏蔽构造部具备设置于所述IC元件的背面侧并位于所述热电元件与所述输出用布线之间的屏蔽层，所述屏蔽层与所述IC元件的成为所述接地电位或者所述定电位的所述部位电连接。
7.根据权利要求5所述的红外线传感器，其特征在于，所述屏蔽构造部具备配置在所述IC元件的背面与所述热电元件之间并位于所述热电元件与所述输出用布线之间的屏蔽板，所述屏蔽板与所述IC元件的成为所述接地电位或者所述定电位的所述部位电连接。
8.根据权利要求7所述的红外线传感器，其特征在于，所述屏蔽板由金属板或者印刷基板构成。
9.根据权利要求I至权利要求8中任意一项所述的红外线传感器，其特征在于，所述封装主体的俯视下的外形是正方形，所述封装主体的所述俯视下的中心与所述热电元件的中心重合。
10.根据权利要求I至权利要求9中任意一项所述的红外线传感器，其特征在于，在所述封装盖的周部形成有针对所述封装主体的定位用的阶梯差部。
11.根据权利要求I至权利要求10中任意一项所述的红外线传感器，其特征在于， 所述封装盖是硅制的透镜。
12.根据权利要求I至权利要求11中任意一项所述的红外线传感器，其特征在于，具备在所述封装部件的外侧配置的树脂制的壳体。
13.根据权利要求12所述的红外线传感器，其特征在于，所述壳体以除了向所述封装部件的安装部位以外，在与所述封装部件之间形成空气层的形式被安装于所述封装部件。
14.根据权利要求12或者权利要求13所述的红外线传感器，其特征在于，所述壳体通过使设置在所述封装主体的侧面的卡合凹部与设置在所述壳体的卡合凸部凹凸卡合而被安装于所述封装部件。
15.根据权利要求I至权利要求14中任意一项所述的红外线传感器，其特征在于， 所述热电元件的热电材料是钽酸锂或者银酸锂。
全文摘要
本发明的红外线传感器具备热电元件、对热电元件的输出信号进行信号处理的IC元件、和收纳热电元件以及IC元件的表面安装型的封装部件。封装部件具有封装主体、和具有使热电元件的检测对象的红外线透过的功能以及导电性的封装盖。封装主体在一面侧设有多段凹部，IC元件被安装在下段的凹部的内底面，热电元件在封装主体的俯视下跨越下段的凹部和比该下段的凹部靠上段的凹部并且在厚度方向与IC元件分离地安装。在热电元件与将IC元件的输出端子、封装主体的外部连接电极间电连接的输出用布线之间设有屏蔽构造部，该屏蔽构造部与IC元件的成为接地电位或者定电位的部位电连接。
文档编号G01J1/02GK102625907SQ20108003640
公开日2012年8月1日 申请日期2010年8月6日 优先权日2009年8月17日
发明者俵积田健, 西川尚之, 角贞幸 申请人:松下电器产业株式会社