专利名称：红外线传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种探测来自测定对象物的红外线来测定该测定对象物的温度等的红外线传感器。
背景技术：
以往，作为以非接触方式 探测从测定对象物通过辐射放射的红外线来对测定对象物的温度进行測定的温度传感器，使用红外线传感器。例如，专利文献I中提出有如下红外线传感器，其具备设置于保持体的树脂薄膜、设置于该树脂薄膜并通过保持体的导光部探测红外线的红外线探测用热敏元件、及以遮光状态设置于树脂薄膜并探测保持体的温度的温度补偿用热敏元件。该红外线传感器中，在导光部的内侧面形成红外线吸收膜，并且使树脂薄膜含有炭黑等红外线吸收材料来提高红外线的吸收。并且，红外线探测用热敏元件及温度补偿用热敏元件使用薄膜热敏电阻。另外，专列文献2中提出有如下红外线检测器，其具备红外线探测用热敏元件、温度补偿用热敏元件、粘附固定这些元件的树脂薄膜、及具有在红外线入射窗侧配置红外线探測用热敏元件并且在屏蔽红外线的屏蔽部侧配置温度补偿用热敏元件的框体的壳体。该红外线检测器中，使树脂薄膜含有炭黑等红外线吸收材料来提高红外线的吸收，并且为了消除红外线探測用热敏元件与温度补偿用热敏元件的热梯度而由热传导良好的材料形成框体。而且，红外线探测用热敏元件及温度补偿用热敏元件采用导线连接于热敏电阻的松叶型热敏电阻。专利文献I :日本专利公开2002-156284号公报(段落号0026、图2)专利文献2 :日本专利公开平7-260579号公报(权利要求书、图2)上述以往技术中留有以下课题。S卩，专利文献I及2的红外线传感器中，采用了使树脂薄膜含有炭黑等红外线吸收材料，并且以温度补偿用为目的对一方的热敏元件侧进行遮光的结构，但是存在含有红外线吸收材料的树脂薄膜的热传导较高，红外线探測用与温度补偿用的热敏元件之间难以产生温度差分之类的不良情況。并且，为了在这些热敏元件之间增大温度差分，需要増大热敏元件之间的距离，从而导致整个形状变大，存在很难小型化的问题。另外，需要在壳体本身设置对温度补偿用的热敏元件进行遮光的结构，因此价格变高。另外，在专利文献2中，采用了热传导良好的框体，因此存在来自红外线吸收膜的热也被散热而灵敏度劣化的不良情況。并且，由于是连接有导线的松叶型，因此导致在热敏电阻与导线之间产生热的空间传导。另外，当为松叶型或芯片型热敏电阻时，存在成为光点測量且当树脂薄膜产生温度的面内分布时发生测定误差的不良情況。
发明内容
本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于提供一种可在红外线探測用与温度补偿用的热敏元件之间得到较高的温度差分并且能够小型化、且具有廉价的结构的红外线传感器。本发明为了解决所述课题而采用了以下结构。即，本发明的红外线传感器，其特征在于，该红外线传感器具备绝缘性薄膜；在该绝缘性薄膜的一面相互隔开设置的第I热敏元件及第2热敏元件；形成在所述绝缘性薄膜的一面且分别粘结有所述第I热敏元件及所述第2热敏元件的ー对粘结电极；与所述第I热敏元件对置且设置在所述绝缘性薄膜的另一面的红外线吸收膜；及与所述第2热敏元件对置且设置在所述绝缘性薄膜的另一面的红外线反射膜，所述第I热敏元件及所述第2热敏元件具有板状热敏电阻素体与分别形成在该热敏电阻素体的表面及背面且其中一方粘结于所述粘结电极的ー对电极层。由于该红外线传感器中具备有与第I热敏元件对置并设置在绝缘性薄膜的另ー面的红外线吸收膜和与第2热敏元件对置并设置在绝缘性薄膜的另一面的红外线反射膜，因此，通过基于红外线吸收膜的局部性红外线吸收和基于红外线反射膜的局部性红外线反射，能够在较薄且热传导性较低的绝缘性薄膜上得到第I热敏元件与第2热敏元件的良好的温度差分。
S卩，即使在薄膜中未含有红外线吸收材料等的低热传导性的绝缘性薄膜中，也能够通过红外线吸收膜仅对绝缘性薄膜的第I热敏元件的正上方部分传导基于红外线吸收的热。尤其，由于夹着较薄的绝缘性薄膜传导红外线吸收膜的热，因此不会发生灵敏度劣化，且具有较高的响应性。并且，由于能够任意设定红外线吸收膜的面积，因此能够通过面积来设定相应干与测定对象物的距离的红外线检测的视角，且能够得到较高的受光效率。并且，能够通过红外线反射膜反射绝缘性薄膜的第2热敏元件的正上方部分中的红外线来阻止其吸收。另外，由于在绝缘性薄膜上形成红外线吸收膜和红外线反射膜，因此传导红外线吸收膜和红外线反射膜之间的热的介质除了是空气以外，仅为这些膜对置的空间的绝缘性薄膜，传导的截面积变小。因此，很难传递热敏元件彼此的热，干扰变少而检测灵敏度提高。这样，具有如下结构，即在低热传导性的绝缘性薄膜上被相互抑制热影响的第I热敏元件和第2热敏元件分别测定红外线吸收膜的正下方、与红外线反射膜的正下方的绝缘性薄膜的局部性温度。因此，可得到成为红外线探测用的第I热敏元件与成为温度补偿用的第2热敏元件的良好的温度差分，井能够谋求高灵敏度化。并且，由于第I热敏元件与第2热敏元件的热耦合较低，因此还能够相互靠近配置，井能够谋求整体的小型化。而且，因为并非通过基于框体或壳体的遮光结构而是通过红外线反射膜防止红外线的吸收，所以能够廉价地制作。而且，即使红外线吸收膜及红外线反射膜由导电性材料构成，也确保了与夹着绝缘性薄膜设置的第I热敏元件及第2热敏元件的绝缘，因此不论膜的绝缘性如何都能够选择效率良好的材料。另外，由于第I热敏元件及第2热敏元件具有板状热敏电阻素体与分别形成在该热敏电阻素体的表面及背面且其中一方粘结于粘结电极的ー对电极层，因此能够通过向红外线的行进方向(厚度方向)的热容量较小并且较宽的粘结电极及电极层传热之后使其热传导至热敏电阻素体来改善热响应性及检测灵敏度。即，由于是热敏电阻素体为板状并且通过电极层粘结于较宽的粘结电极的所谓薄片状热敏电阻，因此与如芯片热敏电阻具有较厚的芯片状热敏电阻素体且在端部具有电极的热敏电阻相比，能够得到更加优异的热传导性且较高的热响应性及检测灵敏度。另外，当为薄片状热敏电阻时，一般能够从相同的平板素体选择热敏电阻素体，因此将2个热敏元件的电阻值及B常数轻松设定为大致相同。并且，与松叶型或芯片型的热敏电阻相比能够扩大检测面积，并且轻松设为与红外线吸收膜及红外线反射膜对应的面积，且不易产生由面内分布引起的测定误差。并且，本发明的红外线传感器的特征在干，以俯视观察时，所述第I热敏元件及所述第2热敏元件的外形设定为小于被粘结的所述粘结电极。即，该红外线传感器中，由于以俯视平面观察时第I热敏元件及第2热敏元件的外形设定为小于被粘结的粘结电扱，因此因小型化而热容量变得更小，且可得到更加优异的热响应性。并且，本发明的红外线传感器的特征在于，在所述绝缘性薄膜的一面分别形成有一对由细线状的粘结侧图案配线连接于所述粘结电极的粘结侧端子电极、一对引线接合用电极、及一对由细线状的引线侧图案配线连接于所述引线接合用电极的引线侧端子电极，、未粘结的所述电极层和对应的所述引线接合用电极由基于引线接合的金属细线电性连接。S卩，该红外线传感器中，由于在电极的连接中采用细线状的粘结侧图案配线及引线侧图案配线、基于引线接合的金属细线，因此第I热敏元件及第2热敏元件的热不易从配线传导至粘结侧端子电极及引线侧端子电极，能够抑制热放出而得到更高的检测灵敏度。因此，能够防止如以往由导线与热敏电阻之间的空间传导引起的与其他部位的热耦合。根据本发明得到如下效果。即，根据本发明所涉及的红外线传感器，由于其具备与第I热敏元件对置且设置在绝缘性薄膜的另一面的红外线吸收膜和与第2热敏元件对置且设置在绝缘性薄膜的另一面的红外线反射膜，因此能够得到第I热敏元件与第2热敏元件的良好的温度差分，且能够谋求高灵敏度化，并且能够小型且廉价地制作。另外，由于第I热敏元件及第2热敏元件具有板状热敏电阻素体与分别形成在该热敏电阻素体的表面及背面且其中一方粘结于粘结电极的ー对电极层，因此能够通过向红外线的行进方向(厚度方向)的热容量较小并且较宽的粘结电极及电极层传热之后使其热传导至热敏电阻素体来改善热响应性及检测灵敏度。
图I是表示本发明所涉及的红外线传感器的第I实施方式的立体图。图2是表示第I实施方式中红外线传感器的主视图。图3是表示第I实施方式中第I热敏元件及第2热敏元件的截面图。图4是表示第I实施方式中红外线传感器的制造方法的エ序顺序的仰视图。图5是表示本发明所涉及的红外线传感器的第2实施方式的立体图。图6是图5的A-A线向视截面图。符号说明1、21_红外线传感器，2-绝缘性薄膜，3A、23A_第I热敏元件，3B、23B_第2热敏元件，3a-热敏电阻素体，3b-电极层，4-粘结电极，5-红外线吸收膜，6-红外线反射膜，7-粘结侧端子电极，7a_粘结侧图案配线，8-引线接合用电极，9-引线侧端子电极，9a_引线侧图案配线，27-筐体，27a-第I容纳部，27b-第2容纳部，Y-金属细线。
具体实施例方式以下，參考图I 图4对本发明所涉及的红外线传感器的第I实施方式进行说明。另外，以下说明中使用的各附图中，为了将各部件设为能够识别或容易识别的大小，适当变更比例尺。如图I及图2所示，本实施方式的红外线传感器I具备有绝缘性薄膜2 ;第I热敏元件3A及第2热敏元件3B，在该绝缘性薄膜2的一面(下表面)相互隔开设置；一对粘结电极4，在绝缘性薄膜2的一面通过铜箔等图案形成且分别粘结有第I热敏元件3A及第2热敏元件3B ;红外线吸收膜5，与第I热敏元件3A对置且设在绝缘性薄膜2的另一面(上表面)；及红外线反射膜6，与第2热敏元件3B对置且设在绝缘性薄膜2的另一面。S卩，上述红外线吸收膜5配设在第I热敏元件3A的正上方，并且上述红外线反射膜6配设在第2热敏元件3B的正上方。上述绝缘性薄膜2由红外线透射性薄膜形成。另夕卜，本实施方式中，绝缘性薄膜2由聚酰亚胺树脂片形成。 如图3所示，上述第I热敏元件3A及第2热敏元件3B为具有板状热敏电阻素体3a和分别形成在该热敏电阻素体3a的表面及背面且其中一方粘结于粘结电极4的I对电极层3b的所谓的薄片状热敏电阻。作为该热敏电阻有NTC型、PTC型、CTR型等热敏电阻，但本实施方式中，作为第I热敏元件3A及第2热敏元件3B例如采用NTC型热敏电阻。该热敏电阻由Mn-Co-Cu系材料、Mn-Co-Fe系材料等热敏电阻材料形成热敏电阻素体3a。制作上述薄片状热敏电阻的第I热敏元件3A及第2热敏元件3B时，例如通过分别在由上述热敏电阻材料即陶瓷构成的四角平板状的平板素体中的上下两面利用网版印刷等涂布玻璃浆料并进行烧结来形成玻璃层3c。接着，将该平板素体切片成长条状来作成多个棱柱素体，将这些以相互并排玻璃层3c的状态，在未形成有玻璃层3c的两侧面也形成玻璃层3c，从而作成棱柱状体。接着，沿中心轴的正交方向对在所有侧面形成有玻璃层3c的棱柱状体进行切割来作成作为多个板状体的热敏电阻素体3a。另外，准备上表面具有对准热敏电阻素体3a而形成的多个凹部的夹具，在凹部内配设热敏电阻素体3a。以该状态在凹部内通过网版印刷等涂布Au或Ag浆料等导电性浆料并进行烧结，在热敏电阻素体3a的表面形成电极层3b。另外，同样在热敏电阻素体3a的背面也形成电极层3b。由此制作作为薄片状热敏电阻的第I热敏元件3A及第2热敏元件3B。并且，如图4的(a)所示，绝缘性薄膜2的一面(背面)分别形成有一对由细线状的粘结侧图案配线7a连接于粘结电极4的粘结侧端子电极7、一对引线接合用电极8、及ー对由细线状的引线侧图案配线9a连接于引线接合用电极8的引线侧端子电极9。另外，未粘结的电极层3b和对应的引线接合用电极8由基于引线接合的金线等金属细线Y电性连接。另外，以俯视观察时，第I热敏元件3A及第2热敏元件3B的外形设定为小于被粘结的粘结电极4。即，热敏电阻素体3a的表面及背面成为小于被粘结的粘结电极4的面积。上述红外线吸收膜5由具有高于绝缘性薄膜2的红外线吸收率的材料形成，例如由包含炭黑等红外线吸收材料的薄膜或红外线吸收性玻璃膜(含有71%的ニ氧化硅的硼硅酸玻璃膜等)形成。即，通过该红外线吸收膜5吸收基于来自测定对象物的辐射的红外线。并且，正下方的第I热敏元件3A的温度因从吸收红外线并发热的红外线吸收膜5经由绝缘性薄膜2的热传导而发生变化。该红外线吸收膜5形成为以大于第I热敏元件3A及粘结电极4的尺寸覆盖它们。上述红外线反射膜6由具有高于绝缘性薄膜2的红外线放射率的材料形成，例如由镜面的铝蒸镀膜或铝箔等形成。该红外线反射膜6形成为以大于第2热敏元件3B及粘结电极4的尺寸覆盖它们。
制作本实施方式的红外线传感器I时，首先，如图4的(a)所示，在绝缘性薄膜2的一面(背面)分别图案形成粘结电极4、粘结侧图案配线7a、粘结侧端子电极7、引线接合用电极8及引线侧端子电极9。接着，如图4的(b)所示，在绝缘性薄膜2的另一面(表面)，分别与对应的粘结电极4对置而图案形成红外线吸收膜5及红外线反射膜6。接着，如图4的(c)所示，在对应的粘结电极4上通过焊锡或导电性粘结剂分别粘结第I热敏元件3A及第2热敏元件3B。另外，用基于引线接合的金属细线Y连接第I热敏元件3A及第2热敏元件3B的未连接的电极层3b与引线接合用电极8。由此制作红外线传感器I。如此，本实施方式的红外线传感器I由于具备有与第I热敏元件3A对置且设置在绝缘性薄膜2的另一面的红外线吸收膜5和与第2热敏元件3B对置且设置在绝缘性薄膜2的另一面的红外线反射膜6，因此，通过基于红外线吸收膜5的局部性红外线吸收和基于红外线反射膜6的局部性红外线反射，能够在较薄且热传导性较低的绝缘性薄膜2上得到第I热敏元件3A与第2热敏元件3B的良好的温度差分。S卩，如图2所示，即使为膜中未含有红外线吸收材料等的低热传导性的绝缘性薄膜2，也能够通过红外线吸收膜5仅对绝缘性薄膜2的第I热敏元件3A的正上方部分传导基于红外线吸收的热。尤其，由于夹着较薄的绝缘性薄膜2传导红外线吸收膜5的热，因此不会发生灵敏度劣化，具有较高的响应性。并且，由于能够任意设定红外线吸收膜5的面积，因此能够通过面积来设定相应于与测定对象物的距离的红外线检测的视角，且能够得到较高的受光效率。并且，能够通过红外线反射膜6反射绝缘性薄膜2的第2热敏元件3B的正上方部分中的红外线来阻止其吸收。另外，由于绝缘性薄膜2上形成有红外线吸收膜5和红外线反射膜6，因此传导红外线吸收膜5和红外线反射膜6之间的热的介质除了是空气以外，仅成为这些膜对置的空间的绝缘性薄膜2，传导的截面积变小。因此，很难传递热敏元件彼此的热，干扰变少而检测灵敏度提高。这样，具有如下结构，即在低热传导性的绝缘性薄膜2上被相互抑制热影响的第I热敏元件3A和第2热敏元件3B分别测定红外线吸收膜5的正下方、与红外线反射膜6的正下方的绝缘性薄膜2的局部性温度。因此，可得到成为红外线探测用的第I热敏元件3A与成为温度补偿用的第2热敏元件3B的良好的温度差分，井能够谋求高灵敏度化。并且，由于第I热敏元件3A与第2热敏元件3B的热耦合较低，因此还能够相互靠近配置，井能够谋求整体的小型化。而且，因为并非通过基于框体或壳体的遮光结构而是通过红外线反射膜6防止红外线的吸收，所以能够廉价地制作。而且，即使红外线吸收膜5及红外线反射膜6由导电性材料构成，也确保了与夹着绝缘性薄膜2设置的第I热敏元件3A及第2热敏元件3B的绝缘，因此不论膜的绝缘性如何都能够选择效率良好的材料。另外，由于绝缘性薄膜2由红外线透射性薄膜形成，因此能够极カ抑制基于红外线吸收膜5及红外线反射膜6的周围的绝缘性薄膜2自身的红外线吸收，降低因来自周围的热传导引起的对第I热敏元件3A及第2热敏元件3B的影响。另外，由于第I热敏元件3A及第2热敏元件3B具有板状热敏电阻素体3a与分别形成在该热敏电阻素体3a的表面及背面且其中一方粘结于粘结电极4的ー对电极层3b，因此能够通过向红外线的行进方向(厚度方向)的热容量较小并且较宽的粘结电极4及电极层3b传热之后使其热传导至热敏电阻素体3a来改善热响应性及检测灵敏度。S卩，由于是热敏电阻素体3a为板状且通过电极层3b粘结于较宽的粘结电极4的所谓薄片状热敏电阻，因此与如芯片热敏电阻具有较厚的芯片状热敏电阻素体且在端部具
有电极的热敏电阻相比，能够得到更加优异的热传导性且较高的热响应性及检测灵敏度。另外，当为薄片状热敏电阻吋，一般能够从相同的平板素体选择热敏电阻素体3a，因此将2个热敏元件3A、3B的电阻值及B常数轻松设定为大致相同。并且，以俯视观察时，第I热敏元件3A及第2热敏元件3B的外形设定为小于被粘结的粘结电极4，因此因小型化而热容量变得更小，且可得到更加优异的热响应性。另外，由于在电极的连接中采用细线状的粘结侧图案配线7a及引线侧图案配线9a、基于引线接合的金属细线Y，因此第I热敏元件3A及第2热敏元件3B的热不易从配线传导至粘结侧端子电极7及引线侧端子电极9，能够抑制热放出而得到更高的检测灵敏度。因此，能够防止如以往由导线与热敏电阻之间的空间传导引起的与其他部位的热耦合。接着，以下參考图4及图5对本发明所涉及的红外线传感器的第2实施方式进行说明。另外，在以下实施方式的说明中，对已在上述实施方式中说明的相同的结构要件附加相同的符号并省略其说明。第2实施方式的红外线传感器21与第I实施方式的不同点在于,具备固定于绝缘性薄膜2的一面且支承该绝缘性薄膜2的筐体27，该筐体27上设置有分别独立容纳第I热敏元件23A及第2热敏元件23B且通过热传导率低于绝缘性薄膜2的空气覆盖的第I容纳部27a及第2容纳部27b。并且，第2实施方式的第I热敏元件23A及第2热敏元件23B的外形，与第I实施方式相比设定为以俯视观察时更小于被粘结的粘结电极4。上述筐体27例如为树脂制，优选为热传导性低于绝缘性薄膜2的材料，以免将绝缘性薄膜2的热散热至必要以上。并且，上述第I容纳部27a及第2容纳部27b为分别与第I热敏元件23A及第2热敏元件23B的位置对应而形成的截面矩形的孔部，在内部密封空气的状态下开ロ部被绝缘性薄膜2堵塞。如此，第2实施方式的红外线传感器21中，由于通过第I容纳部27a及第2容纳部27b分别独立容纳第I热敏元件23A及第2热敏元件23B，并且由热传导率低于绝缘性薄膜2的空气覆盖这些热敏元件，因此能够进ー步抑制第I热敏元件23A与第2热敏元件23B之间的热传导。并且，由于第I热敏元件23A及第2热敏元件23B的外形与第I实施方式相比设定为以俯视观察时更小于被粘结的粘结电极4，因此可以得到更高的热响应性。另外，本发明的技术范围不限定于上述各实施方式，在不脱离本发明宗g的范围内能够加以各种变更。产业上的可利用性 本发明能够提供一种能够小型化且具有廉价的结构的红外线传感器。
权利要求
1.一种红外线传感器，其特征在于，该红外线传感器具备 绝缘性薄膜； 在该绝缘性薄膜的一面相互隔开设置的第I热敏元件及第2热敏元件； 形成在所述绝缘性薄膜的一面且分别粘结有所述第I热敏元件及所述第2热敏元件的ー对粘结电极； 与所述第I热敏元件对置且设置在所述绝缘性薄膜的另一面的红外线吸收膜；及 与所述第2热敏元件对置且设置在所述绝缘性薄膜的另一面的红外线反射膜， 所述第I热敏元件及所述第2热敏元件具有板状热敏电阻素体与分别形成在该热敏电阻素体的表面及背面且其中一方粘结于所述粘结电极的ー对电极层。
2.如权利要求I所述的红外线传感器，其特征在干， 以俯视观察时，所述第I热敏元件及所述第2热敏元件的外形设定为小于被粘结的所述粘结电极。
3.如权利要求I或2所述的红外线传感器，其特征在干， 在所述绝缘性薄膜的一面分别形成有一对由细线状的粘结侧图案配线连接于所述粘结电极的粘结侧端子电极、一对引线接合用电极、及一对由细线状的引线侧图案配线连接于所述弓I线接合用电极的弓I线侧端子电极， 未粘结的所述电极层和对应的所述引线接合用电极由基于引线接合的金属细线电性连接。
全文摘要
本发明提供一种可在红外线探测用与温度补偿用的热敏元件之间得到较高的温度差分并且能够小型化、且具有廉价的结构的红外线传感器。本发明的红外线传感器具备绝缘性薄膜(2)、在该绝缘性薄膜(2)的一面相互隔开设置的第1热敏元件(3A)及第2热敏元件(3B)、形成在绝缘性薄膜(2)的一面且分别粘结有第1热敏元件(3A)及第2热敏元件(3B)的一对粘结电极(4)、与第1热敏元件(3A)对置且设置在绝缘性薄膜(2)的另一面的红外线吸收膜(5)、及与第2热敏元件(3B)对置且设置在绝缘性薄膜(2)的另一面的红外线反射膜(6)，第1热敏元件(3A)及第2热敏元件(3B)具有板状热敏电阻素体(3a)与分别形成在该热敏电阻素体(3a)的表面及背面且其中一方粘结于粘结电极(4)的一对电极层。
文档编号G01J1/02GK102667431SQ20108005801
公开日2012年9月12日 申请日期2010年12月14日 优先权日2009年12月25日
发明者中村贤蔵, 北口诚, 石川元贵 申请人:三菱综合材料株式会社