JP2018169191A - Infrared sensor - Google Patents
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Abstract
【課題】 熱バランスの収束を早め、熱応答性を向上させると共に、検出側と補償側との温度差を増加させることができる赤外線センサを提供すること。【解決手段】 絶縁性フィルム2と、一対の第1の端子電極4A及び第2の端子電極4Bと、第1の感熱素子5Aと、第2の感熱素子5Bと、絶縁性フィルムの一方の面に形成された一対の第1のパターン配線6A及び一対の第2のパターン配線6Bと、絶縁性フィルムの他方の面に設けられ第1の感熱素子に対向した受光領域と、絶縁性フィルムの他方の面に形成され受光領域を避けて少なくとも第2の感熱素子の直上を覆う赤外線反射膜8とを備え、赤外線反射膜が、少なくとも第2の感熱素子の直上の領域に形成された補償側反射部8aと、受光領域の周囲を覆って形成されている受光領域枠部8bとを有し、絶縁性フィルムが、受光領域と補償側反射部との間で形成された孔部Sを有している。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an infrared sensor capable of accelerating the convergence of thermal balance, improving thermal responsiveness, and increasing the temperature difference between a detection side and a compensation side. SOLUTION: An insulating film 2, a pair of first terminal electrodes 4A and a second terminal electrode 4B, a first heat sensitive element 5A, a second heat sensitive element 5B, and one surface of an insulating film. A pair of first pattern wiring 6A and a pair of second pattern wiring 6B formed in the above, a light receiving region provided on the other surface of the insulating film and facing the first heat sensitive element, and the other of the insulating film. It is provided with an infrared reflecting film 8 formed on the surface of the surface and covering at least directly above the second heat-sensitive element while avoiding a light receiving region, and the infrared reflecting film is formed in a region directly above at least the second heat-sensitive element. The portion 8a has a light receiving region frame portion 8b formed so as to cover the periphery of the light receiving region, and the insulating film has a hole portion S formed between the light receiving region and the compensating side reflecting portion. ing. [Selection diagram] Fig. 1
Description
本発明は、複写機やプリンタ等の加熱ローラの温度を測定することに好適で応答性に優れた赤外線センサに関する。 The present invention relates to an infrared sensor that is suitable for measuring the temperature of a heating roller of a copying machine, a printer, or the like and has excellent responsiveness.
一般に、複写機やプリンタ等の画像形成装置に使用されている定着ローラ等の測定対象物の温度を測定するために、測定対象物に対向配置させ、その輻射熱を受けて温度を測定する赤外線センサが設置されている。
このような赤外線センサとしては、近年、薄い絶縁性フィルム上に感熱素子を形成した赤外線センサが開発されている。
In general, in order to measure the temperature of an object to be measured such as a fixing roller used in an image forming apparatus such as a copying machine or a printer, an infrared sensor is disposed opposite the object to be measured and receives the radiant heat to measure the temperature. Is installed.
As such an infrared sensor, an infrared sensor in which a thermal element is formed on a thin insulating film has been developed in recent years.
例えば、特許文献1には、絶縁性フィルムと、該絶縁性フィルムの一方の面に互いに離間させて設けられた第1の感熱素子及び第2の感熱素子と、絶縁性フィルムの一方の面に形成され第1の感熱素子に接続された導電性の第1の配線膜及び第2の感熱素子に接続された導電性の第2の配線膜と、第2の感熱素子に対向して絶縁性フィルムの他方の面に設けられた赤外線反射膜とを備えた赤外線センサが記載されている。
また、特許文献2には、絶縁性フィルムに、第1の感熱素子と第2の感熱素子との間に第1の感熱素子と第2の感熱素子との間を仕切る方向に延在する中間長孔部が形成された赤外線センサが記載されている。
For example, in
Further,
上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
すなわち、上記従来の赤外線センサの場合、センサの応答性能を向上させると、2つの感熱素子間の信号差が小さくなり、検出感度が低下してしまう場合があり、検出感度の向上が求められている。
上記特許文献2の技術では、スリット(中間長孔部)によって補償側の感熱素子と検出側の感熱素子との間の水平方向の熱伝達が抑制されて、2つの感熱素子間の温度差が形成され易くなる構造を採用しているため、応答性能の低下を抑制しつつ、検出感度を向上させている。しかしながら、環境温度に変化が生じた場合、例えば周囲空気の対流の影響を受けて受光側及び補償側の一方で温度が変化した場合、受光側と補償側との熱バランスの収束が遅くなってしまい熱応答性が低下してしまう不都合があった。
The following problems remain in the conventional technology.
That is, in the case of the above-described conventional infrared sensor, if the response performance of the sensor is improved, the signal difference between the two thermosensitive elements may be reduced and the detection sensitivity may be lowered, and an improvement in detection sensitivity is required. Yes.
In the technique of
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、熱バランスの収束を早め、熱応答性を向上させると共に、検出側と補償側との温度差を増加させることができる赤外線センサを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and provides an infrared sensor capable of speeding up the convergence of the heat balance, improving the thermal response, and increasing the temperature difference between the detection side and the compensation side. For the purpose.
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、第1の発明に係る赤外線センサは、絶縁性フィルムと、前記絶縁性フィルムの一方の面にパターン形成された一対の第1の端子電極及び一対の第2の端子電極と、前記絶縁性フィルムの一方の面に設けられた第1の感熱素子及び第2の感熱素子と、前記第1の感熱素子に一端が接続されていると共に一対の前記第1の端子電極に他端が接続され前記絶縁性フィルムの一方の面にパターン形成された一対の第1のパターン配線と、前記第2の感熱素子に一端が接続されていると共に一対の前記第2の端子電極に他端が接続され前記絶縁性フィルムの一方の面にパターン形成された一対の第2のパターン配線と、前記絶縁性フィルムの他方の面に設けられ前記第1の感熱素子に対向した受光領域と、前記絶縁性フィルムの他方の面に形成され前記受光領域を避けて少なくとも前記第2の感熱素子の直上を覆う赤外線反射膜とを備え、前記赤外線反射膜が、少なくとも前記第2の感熱素子の直上の領域に形成された補償側反射部と、前記受光領域の周囲を覆って形成されている受光領域枠部とを有し、前記絶縁性フィルムが、前記受光領域と前記補償側反射部との間に形成された孔部を有していることを特徴とする。 The present invention employs the following configuration in order to solve the above problems. That is, the infrared sensor according to the first invention includes an insulating film, a pair of first terminal electrodes and a pair of second terminal electrodes patterned on one surface of the insulating film, and the insulating property. One end of the first and second thermosensitive elements provided on one surface of the film is connected to the first thermosensitive element, and the other end is connected to the pair of first terminal electrodes. One end of the pair of first pattern wirings patterned on one surface of the insulating film and the second thermosensitive element are connected to the other end of the pair of second terminal electrodes. A pair of second pattern wiring patterns formed on one surface of the insulating film, a light receiving region provided on the other surface of the insulating film and facing the first thermal element, and the insulating film Shape on the other side of An infrared reflection film that covers at least the second heat sensitive element and avoids the light receiving area, and the infrared reflection film is formed at least in a region immediately above the second heat sensitive element. And a light receiving region frame portion formed so as to cover the periphery of the light receiving region, and the insulating film has a hole formed between the light receiving region and the compensation side reflecting portion. It is characterized by.
この赤外線センサでは、赤外線反射膜が、補償側反射部と受光領域枠部とを有し、絶縁性フィルムが、受光領域と受光領域枠部との間に形成された孔部を有しているので、受光領域枠部で素早く検出側と補償側との熱バランスの収束を図ることができると共に、孔部によって検出側と補償側との間の水平方向の熱伝導を抑制することができる。
すなわち、受光領域枠部が、受光領域の周囲を覆っているので、環境温度の変化が受光領域の周囲全体にも伝わり、熱バランスの収束を早くすることが可能になる。また、孔部は、受光領域と補償側反射部との間の水平方向の熱伝達をその間で抑制し、検出側と補償側との温度差を大きくすることができる。したがって、第1の感熱素子側と第2の感熱素子側との間の空気対流による温度勾配が小さくなり、2つの感熱素子の応答速度を同等にすることが可能になると共に、検出側と補償側との温度差は増加し、高感度を得ることができる。
In this infrared sensor, the infrared reflecting film has a compensation-side reflecting portion and a light receiving region frame, and the insulating film has a hole formed between the light receiving region and the light receiving region frame. Therefore, the thermal balance between the detection side and the compensation side can be quickly converged at the light receiving area frame, and the horizontal heat conduction between the detection side and the compensation side can be suppressed by the hole.
That is, since the light receiving region frame covers the periphery of the light receiving region, the change in the environmental temperature is transmitted to the entire periphery of the light receiving region, and the convergence of the heat balance can be accelerated. In addition, the hole portion can suppress heat transfer in the horizontal direction between the light receiving region and the compensation side reflection portion, and can increase the temperature difference between the detection side and the compensation side. Therefore, the temperature gradient due to air convection between the first thermal element side and the second thermal element side is reduced, the response speeds of the two thermal elements can be made equal, and the detection side and the compensation are compensated. The temperature difference from the side increases and high sensitivity can be obtained.
例えば、補償側反射部だけの場合、すなわち第2の感熱素子に対向する領域のみに赤外線反射膜が形成されている場合、周囲空気の対流により第2の感熱素子側から空気が流れてきたとき、第2の感熱素子の上方の赤外線反射膜が冷えて絶縁性フィルムの温度が局所的に変化してしまう。これに対し、本発明の赤外線センサでは、赤外線反射膜が第1の感熱素子に対向する受光領域の周囲も覆って形成されているため、空気の流れによって第2の感熱素子側の領域が冷えても赤外線反射膜の熱伝導性によって受光領域の周囲の温度も下がり、全体的に温度の差分が生じ難くなって、周囲空気の対流による影響を受け難くなる。なお、第1の感熱素子の上方の受光領域は赤外線反射膜で覆わないと共に孔部も受光領域外にあるため、測定対象物からの赤外線の受光を妨げない。
このように環境温度の変化に対しては、受光領域枠部により検出側と補償側との温度差を低減できると共に、測定対象物からの赤外線入射に対しては、孔部により受光領域と補償側反射部との間の直接の熱伝導を抑制するため、検出側と補償側との温度差は増加し、高感度を得ることができる。
For example, in the case of only the compensation side reflection part, that is, when the infrared reflection film is formed only in the region facing the second heat sensitive element, when air flows from the second heat sensitive element side due to the convection of the surrounding air The infrared reflective film above the second thermosensitive element cools and the temperature of the insulating film changes locally. On the other hand, in the infrared sensor of the present invention, since the infrared reflecting film is formed so as to cover the periphery of the light receiving region facing the first thermal element, the region on the second thermal element side is cooled by the air flow. However, the temperature around the light receiving region also decreases due to the thermal conductivity of the infrared reflecting film, and the difference in temperature hardly occurs as a whole, and it is difficult to be affected by the convection of the surrounding air. The light receiving area above the first thermosensitive element is not covered with the infrared reflecting film, and the hole is also outside the light receiving area, so that the infrared light from the measurement object is not hindered.
As described above, the temperature difference between the detection side and the compensation side can be reduced by the light receiving area frame portion with respect to the change of the environmental temperature, and the light receiving area and the compensation are made by the hole portion with respect to infrared incident from the measurement object. In order to suppress the direct heat conduction between the side reflection portion, the temperature difference between the detection side and the compensation side increases, and high sensitivity can be obtained.
第2の発明に係る赤外線センサは、第1の発明において、前記孔部が、前記受光領域と前記補償側反射部との間でこれらを仕切る方向に延在したスリット状の長孔であることを特徴とする。
すなわち、この赤外線センサでは、孔部が、受光領域と補償側反射部との間でこれらを仕切る方向に延在したスリット状の長孔であるので、スリット状の長孔によって、受光領域と補償側反射部との間の水平方向の熱伝達をその間で遮断し、検出側と補償側との温度差をさらに大きくすることができる。
The infrared sensor according to a second aspect of the present invention is the infrared sensor according to the first aspect, wherein the hole is a slit-like long hole extending in a direction of partitioning the light receiving region and the compensation-side reflecting part. It is characterized by.
That is, in this infrared sensor, since the hole is a slit-like long hole extending in a direction separating the light-receiving region and the compensation-side reflecting portion, the light-receiving region and the compensation are compensated by the slit-like long hole. The heat transfer in the horizontal direction between the side reflection portions can be interrupted between them, and the temperature difference between the detection side and the compensation side can be further increased.
第3の発明に係る赤外線センサは、第1の発明において、前記孔部が、前記受光領域と前記補償側反射部との間でこれらを仕切る方向に並んで複数設けられていることを特徴とする。
すなわち、この赤外線センサでは、孔部が、受光領域と補償側反射部との間でこれらを仕切る方向に並んで複数設けられているので、孔部の個数や間隔に応じて、熱伝導性や絶縁性フィルムの剛性を調整することができる。
An infrared sensor according to a third invention is characterized in that, in the first invention, a plurality of the hole portions are provided side by side in a direction separating the light receiving region and the compensation side reflection portion. To do.
That is, in this infrared sensor, a plurality of hole portions are provided in a direction separating the light receiving region and the compensation-side reflection portion, so that thermal conductivity or The rigidity of the insulating film can be adjusted.
第4の発明に係る赤外線センサは、第2の発明において、前記受光領域枠部が、前記受光領域の全周を覆って形成され、前記孔部が、前記受光領域枠部と前記補償側反射部との間に形成され、前記赤外線反射膜が、前記受光領域枠部と前記補償側反射部とを前記孔部の外側かつ前記絶縁性フィルムの外周縁側で接続する外側接続部とを有していることを特徴とする。
すなわち、この赤外線センサでは、孔部が、受光領域の全周を覆う受光領域枠部と補償側反射部との間に形成され、赤外線反射膜が、受光領域枠部と補償側反射部とを孔部の外側かつ絶縁性フィルムの外周縁側で接続する外側接続部とを有しているので、受光領域全周から受光領域枠部に伝わった熱が、孔部外側の外側接続部を介して補償側反射部へ伝わり、より高い応答性を得ることができる。
An infrared sensor according to a fourth aspect of the present invention is the infrared sensor according to the second aspect, wherein the light receiving area frame is formed so as to cover the entire circumference of the light receiving area, and the hole is formed between the light receiving area frame and the compensation side reflection. And the infrared reflection film has an outer connection portion that connects the light receiving region frame portion and the compensation side reflection portion outside the hole portion and on the outer peripheral edge side of the insulating film. It is characterized by.
That is, in this infrared sensor, the hole is formed between the light receiving region frame that covers the entire circumference of the light receiving region and the compensation side reflecting portion, and the infrared reflecting film includes the light receiving region frame and the compensation side reflecting portion. Since the outer connecting portion is connected to the outer peripheral side of the insulating film on the outer side of the hole portion, the heat transmitted from the entire periphery of the light receiving region to the light receiving region frame portion is passed through the outer connecting portion outside the hole portion. It is transmitted to the compensation side reflection section, and higher response can be obtained.
第5の発明に係る赤外線センサは、第1から第4の発明のいずれかにおいて、前記孔部が、前記第2の感熱素子に近接して配されていることを特徴とする。
すなわち、この赤外線センサでは、孔部が、第2の感熱素子に近接して配されているので、第2の感熱素子の近傍で検出側からの熱の伝導を抑制することができ、温度差をより大きくすることができる。
An infrared sensor according to a fifth aspect of the present invention is the infrared sensor according to any one of the first to fourth aspects, wherein the hole is disposed in proximity to the second thermal element.
That is, in this infrared sensor, since the hole is arranged close to the second thermosensitive element, heat conduction from the detection side can be suppressed in the vicinity of the second thermosensitive element. Can be made larger.
第6の発明に係る赤外線センサは、第1から第5の発明のいずれかにおいて、前記受光領域枠部が、前記第1のパターン配線の一部と近接して配されていることを特徴とする。
すなわち、この赤外線センサでは、受光領域枠部が、第1のパターン配線の一部と近接して配されているので、受光領域枠部が第1のパターン配線の一部と熱結合することによって検出側と補償側との間で相互に環境温度の変化を効率的に伝えることができ、検出側と補償側との熱バランスの収束が早くなり、さらに熱応答性が向上する。なお、絶縁性フィルムが薄いため、一方の面の熱が早く他方の面の赤外線反射膜に伝わり、特に赤外線反射膜が金属膜である場合、高い熱伝導性を有して検出側と補償側とで相互に熱を伝えて素早く熱バランスの収束を図ることができる。
An infrared sensor according to a sixth aspect of the present invention is the infrared sensor according to any one of the first to fifth aspects, wherein the light receiving region frame portion is disposed close to a part of the first pattern wiring. To do.
That is, in this infrared sensor, the light receiving area frame is disposed in close proximity to a part of the first pattern wiring, so that the light receiving area frame is thermally coupled to a part of the first pattern wiring. A change in environmental temperature can be efficiently transmitted between the detection side and the compensation side, and the convergence of the thermal balance between the detection side and the compensation side is accelerated, and the thermal response is further improved. In addition, since the insulating film is thin, the heat on one surface is quickly transferred to the infrared reflecting film on the other surface, and particularly when the infrared reflecting film is a metal film, it has high thermal conductivity and has a detection side and a compensation side. And can transfer heat to each other to quickly converge the heat balance.
本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係る赤外線センサによれば、赤外線反射膜が、補償側反射部と受光領域枠部とを有し、絶縁性フィルムが、受光領域と素子対向領域との間でこれらを仕切る方向に延在した孔部を有しているので、受光領域枠部で素早く検出側と補償側との熱バランスの収束を図ることができると共に、孔部によって検出側と補償側との間の水平方向の熱伝導を抑制することができる。
したがって、本発明の赤外線センサによれば、熱応答性が高いと共に感度が高く、複写機やプリンタ等の加熱ローラの温度測定用として好適である。
The present invention has the following effects.
That is, according to the infrared sensor according to the present invention, the infrared reflecting film has the compensation side reflecting portion and the light receiving region frame portion, and the insulating film partitions the light receiving region and the element facing region in a direction separating them. In the light receiving area frame, the heat balance of the detection side and the compensation side can be quickly converged, and the horizontal portion between the detection side and the compensation side is provided by the hole. The heat conduction in the direction can be suppressed.
Therefore, the infrared sensor of the present invention has high thermal response and high sensitivity, and is suitable for measuring the temperature of a heating roller such as a copying machine or a printer.
以下、本発明に係る赤外線センサにおける第1実施形態を、図1及び図2を参照しながら説明する。 Hereinafter, a first embodiment of an infrared sensor according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
本実施形態の赤外線センサ1は、図1及び図2に示すように、絶縁性フィルム2と、絶縁性フィルム2の一方の面(表面)にパターン形成された一対の第1の端子電極4A及び一対の第2の端子電極4Bと、絶縁性フィルム2の一方の面に設けられた第1の感熱素子5A及び第2の感熱素子5Bと、第1の感熱素子5Aに一端が接続されていると共に一対の第1の端子電極4Aに他端が接続され絶縁性フィルム2の一方の面にパターン形成された一対の第1のパターン配線6Aと、第2の感熱素子5Bに一端が接続されていると共に一対の第2の端子電極4Bに他端が接続され絶縁性フィルム2の一方の面にパターン形成された一対の第2のパターン配線6Bと、絶縁性フィルム2の他方の面(受光側の面、裏面)に設けられ第1の感熱素子5Aに対向した受光領域Dと、絶縁性フィルム2の他方の面に形成され受光領域Dを避けて少なくとも第2の感熱素子5Bの直上を覆う赤外線反射膜8とを備えている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
上記赤外線反射膜8は、少なくとも第2の感熱素子5Bの直上の領域に形成された補償側反射部8aと、受光領域Dの周囲を覆って形成されている受光領域枠部8bとを有している。
上記絶縁性フィルム2は、受光領域Dと補償側反射部8aとの間に形成された孔部Sを有している。この孔部Sは、受光領域Dと補償側反射部8aとの間でこれらを仕切る方向に延在したスリット状の長孔である。
本実施形態では、受光領域枠部8bが、受光領域Dの全周を覆って形成されている。すなわち、受光領域枠部8bの内側が、受光領域Dとなっている。
The infrared reflecting
The insulating
In the present embodiment, the light receiving
また、孔部Sは、第2の感熱素子5Bに近接して配されている。
上記赤外線反射膜8は、受光領域枠部8bと補償側反射部8aとを孔部Sの外側かつ絶縁性フィルム2の外周縁側で接続する外側接続部8cとを有している。
すなわち、受光領域枠部8bは、絶縁性フィルム2の外周縁側に形成された2つの外側接続部8cで補償側反射部8aに接続されている。
Further, the hole S is disposed in the vicinity of the second
The
That is, the light receiving
また、受光領域枠部8bは、第1のパターン配線6Aの一部と近接して配されている。
すなわち、受光領域枠部8bは、第1のパターン配線6Aの一部に厚さ方向で対向した熱結合部Cを有している。
この熱結合部Cは、第1のパターン配線6Aの一部と熱結合させるための部分である。
Further, the light receiving
That is, the light receiving
The thermal coupling portion C is a portion for thermally coupling with a part of the
上記一対の第1のパターン配線6Aは、一端に第1の感熱素子5Aに接続された一対の第1の接着電極3Aを有している。また、上記一対の第2のパターン配線6Bは、一端に第2の感熱素子5Bに接続された一対の第2の接着電極3Bを有している。
The pair of
また、本実施形態の赤外線センサ1は、第1のパターン配線6Aとは別に一対の第1の接着電極3Aに接続され絶縁性フィルム2の一方の面に絶縁性フィルム2よりも熱伝導率が高い薄膜で第1の接着電極3Aの近傍にパターン形成された一対の伝熱膜7を備えている。
In addition, the
第1のパターン配線6Aは、第2の感熱素子5Bの近傍まで延在している。また、受光領域枠部8bの熱結合部Cが、第1のパターン配線6Aのうち第2の感熱素子5Bの近傍に延在した部分に対向した補償側近傍結合部C1を有している。
また、第1のパターン配線6Aは、さらに絶縁性フィルム2の外縁の近傍領域にまで延在している。また、受光領域枠部8bの熱結合部Cが、前記近傍領域の第1のパターン配線6Aに対向した外縁近傍結合部C2を有している。
The
Further, the first pattern wiring 6 </ b> A further extends to a region near the outer edge of the insulating
このように一対の上記第1のパターン配線6Aは、一対の第1の接着電極3Aから一対の第1の端子電極4A側とは反対側に向けて延在し、さらに一対の伝熱膜7の外周の一部に沿って延在してからそれぞれ対応する第1の端子電極4Aに達している。
すなわち、第1のパターン配線6Aは、まず第1の接着電極3Aから第2の感熱素子5Bに向けて一対の伝熱膜7の間を延在し、そして一対の伝熱膜7の端部近傍で絶縁性フィルム2の短辺に沿った方向であって長辺に向けて延在している。この延在部分に対向するように受光領域枠部8bの一部が対向して形成され、補償側近傍結合部C1とされている。さらに、第1のパターン配線6Aは、伝熱膜7の外側を絶縁性フィルム2の長辺に沿って第1の端子電極4Aまで延在している。この延在部分に対向して絶縁性フィルム2の外縁の近傍に受光領域枠部8bが延在しており、この部分が外縁近傍結合部C2とされている。
なお、第2のパターン配線6Bは、第1のパターン配線6Aに比べて短い距離で延在し、第2の端子電極4Bに達している。
In this way, the pair of
That is, the
The second pattern wiring 6B extends at a shorter distance than the
上記第1のパターン配線6Aと伝熱膜7とは、互いに直接的には接触しておらず、第1の接着電極3Aを介して間接的に接続している。
上記伝熱膜7は、第1のパターン配線6Aよりも広い面積で形成されている。
上記第1の接着電極3A及び第2の接着電極3Bには、それぞれ対応する第1の感熱素子5A及び第2の感熱素子5Bの端子電極が半田等の導電性接着剤で接着されている。
上記受光領域枠部8bは、一対の伝熱膜7の直上を避けるようにして形成されている。
The
The heat transfer film 7 is formed in a larger area than the
The corresponding terminal electrodes of the first
The light receiving
このように本実施形態では、赤外線の受光面直下に配された第1の感熱素子5Aが赤外線の検出用素子とされ、赤外線反射膜8直下に配された第2の感熱素子5Bが補償用素子とされている。
なお、図2において、裏面側の赤外線反射膜8を破線で図示している。また、図1の(a)(b)において、各端子電極、各パターン配線、伝熱膜7及び赤外線反射膜8をハッチングで図示している。
As described above, in the present embodiment, the first
In FIG. 2, the infrared
上記絶縁性フィルム2は、ポリイミド樹脂シートで略長方形状に形成され、赤外線反射膜8、各パターン配線、各端子電極、各接着電極及び伝熱膜7が銅箔で形成されている。すなわち、これらは、絶縁性フィルム2とされるポリイミド基板の両面に、赤外線反射膜8、各パターン配線、各端子電極、各接着電極及び伝熱膜7が銅箔でパターン形成された両面フレキシブル基板によって作製されたものである。
上記一対の第1の端子電極4A及び一対の第2の端子電極4Bは、絶縁性フィルム2の角部近傍に配設されている。
The insulating
The pair of first
上記赤外線反射膜8は、上述した銅箔と、該銅箔上に積層された金メッキ膜とで構成されている。
この赤外線反射膜8は、絶縁性フィルム2よりも高い赤外線反射率を有する材料で形成され、上述したように、銅箔上に金メッキ膜が施されて形成されている。なお、金メッキ膜の他に、例えば鏡面のアルミニウム蒸着膜やアルミニウム箔等で形成しても構わない。
The
The infrared reflecting
上記第1の感熱素子5A及び第2の感熱素子5Bは、両端部に端子電極(図示略)が形成されたチップサーミスタである。このサーミスタとしては、NTC型、PTC型、CTR型等のサーミスタがあるが、本実施形態では、第1の感熱素子5A及び第2の感熱素子5Bとして、例えばNTC型サーミスタを採用している。このサーミスタは、Mn−Co−Cu系材料、Mn−Co−Fe系材料等のサーミスタ材料で形成されている。
The first
このように本実施形態の赤外線センサ1では、赤外線反射膜8が、補償側反射部8aと受光領域枠部8bとを有し、絶縁性フィルム2が、受光領域Dと補償側反射部8aとの間でこれらを仕切る方向に延在した孔部Sを有しているので、受光領域枠部8bで素早く検出側と補償側との熱バランスの収束を図ることができると共に、孔部Sによって検出側と補償側との間の水平方向の熱伝導を抑制することができる。
As described above, in the
すなわち、受光領域枠部8bが、受光領域Dの周囲を覆っているので、環境温度の変化が受光領域Dの周囲全体にも伝わり、熱バランスの収束を早くすることが可能になる。また、孔部Sは、受光領域Dと補償側反射部8aとの間の水平方向の熱伝達をその間で抑制し、検出側と補償側との温度差を大きくすることができる。したがって、第1の感熱素子5A側と第2の感熱素子5B側との間の空気対流による温度勾配が小さくなり、2つの感熱素子の応答速度を同等にすることが可能になると共に、検出側と補償側との温度差は増加し、高感度を得ることができる。
That is, since the light receiving
また、孔部Sが、受光領域Dと補償側反射部8aとの間でこれらを仕切る方向に延在したスリット状の長孔であるので、スリット状の孔部Sによって、受光領域Dと補償側反射部8aとの間の水平方向の熱伝達をその間で遮断し、検出側と補償側との温度差をさらに大きくすることができる。
Further, since the hole S is a slit-like long hole extending in a direction separating the light receiving region D and the compensation-
また、孔部Sが、受光領域Dの全周を覆う受光領域枠部8bと補償側反射部8aとの間に形成され、赤外線反射膜8が、受光領域枠部8bと補償側反射部8aとを孔部Sの外側かつ絶縁性フィルム2の外周縁側で接続する外側接続部8cとを有しているので、受光領域D全周から受光領域枠部8bに伝わった熱が、孔部S外側の外側接続部8cを介して補償側反射部8aへ伝わり、より高い応答性を得ることができる。
また、孔部Sが、第2の感熱素子5Bに近接して配されているので、第2の感熱素子5Bの近傍で検出側からの熱の伝導を抑制することができ、温度差をより大きくすることができる。
Further, the hole S is formed between the light receiving
Moreover, since the hole S is disposed in the vicinity of the second
さらに、受光領域枠部8bが、第1のパターン配線6Aの一部と近接して配されているので、受光領域枠部8bが第1のパターン配線6Aの一部と熱結合することによって検出側と補償側との間で相互に環境温度の変化を効率的に伝えることができ、検出側と補償側との熱バランスの収束が早くなり、さらに熱応答性が向上する。なお、絶縁性フィルム2が薄いため、一方の面の熱が早く他方の面の赤外線反射膜8に伝わり、特に赤外線反射膜8が金属膜である場合、高い熱伝導性を有して検出側と補償側とで相互に熱を伝えて素早く熱バランスの収束を図ることができる。
Further, since the light receiving
次に、本発明に係る赤外線センサの第2から第5実施形態について、図3から図6を参照して以下に説明する。なお、以下の各実施形態の説明において、上記実施形態において説明した同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。 Next, second to fifth embodiments of the infrared sensor according to the present invention will be described below with reference to FIGS. In the following description of each embodiment, the same constituent elements described in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
第2実施形態と第1実施形態との異なる点は、第1実施形態では、受光領域Dの全周を囲んで四角形状に受光領域枠部8bを形成しているが、第2実施形態の赤外線センサ21では、図3に示すように、受光領域Dをコ字状に囲んで覆った受光領域枠部28bとし、受光領域Dに隣接して直接に孔部Sが形成されている点である。
The difference between the second embodiment and the first embodiment is that in the first embodiment, the light receiving
すなわち、第2実施形態では、受光領域Dの補償側と隣接する部分には、受光領域枠部28bを設けず、受光領域Dに隣接して直接に孔部Sが形成されている。また、赤外線センサ21の赤外線反射膜28は、外側接続部を有さず、コ字状の受光領域枠部28bが直接に補償側反射部28aに接続されている。
このように第2実施形態の赤外線センサ21でも、第1実施形態と同様にスリット状の孔部Sによって、受光領域Dと補償側反射部8aとの間の水平方向の熱伝達をその間で遮断し、検出側と補償側との温度差を大きくすることができる。
That is, in the second embodiment, the hole S is formed directly adjacent to the light receiving region D without providing the light receiving
Thus, also in the
次に、第3実施形態と第1実施形態との異なる点は、第1実施形態では、第1のパターン配線6Aが第1の接着電極3Aから第2の感熱素子5B側に向けて延在し、さらに伝熱膜7の外側を介して第1の端子電極4Aに達しているのに対し、第3実施形態の赤外線センサ31では、図4に示すように、一対の第1のパターン配線36Aが一対の第1の接着電極3Aから第1実施形態と逆方向に延在し、そして複数回折り返して蛇行した部分36aを介してそれぞれ対応する第1の端子電極4Aに達している点である。
Next, the difference between the third embodiment and the first embodiment is that, in the first embodiment, the
すなわち、第3実施形態では、第1のパターン配線36Aが蛇行した部分36aを有しているので、第1の端子電極4Aまでの熱抵抗を大きくすることが可能になる。したがって、第1実施形態のように第1のパターン配線6Aを、一旦、第2の感熱素子5B側に向けて延在させると共に伝熱膜7の外側を迂回して配さなくても長く延在させることができ、第1の端子電極4Aへ流れる熱を抑制することが可能になる。
なお、第3実施形態では、赤外線反射膜38の受光領域枠部38bが第1の端子電極4Aの近傍で第1のパターン配線36Aと厚さ方向で対向して近接しており、この部分で互いに熱結合されている。
That is, in the third embodiment, since the first pattern wiring 36A has the meandering
In the third embodiment, the light receiving
また、第3実施形態では、第1のパターン配線36Aが第2の端子電極4B側に延在していないため、伝熱膜37と第2の端子電極4Bとの間に第1実施形態よりも幅広に形成されたスリット状の孔部S3が設けられている。
したがって、第3実施形態の赤外線センサ31では、幅広の孔部S3により、第1実施形態よりも受光領域Dと補償側反射部38aとの間の水平方向の熱伝達をその間でより遮断し、検出側と補償側との温度差をより大きくすることができる。
In the third embodiment, since the first pattern wiring 36A does not extend to the second
Therefore, in the
次に、第4実施形態と第3実施形態との異なる点は、孔部S3がスリット状の長孔であるのに対し、第4実施形態の赤外線センサ41では、図5に示すように、孔部S4が、丸孔状であり、受光領域Dと補償側反射部48aとの間でこれらを仕切る方向に並んで複数設けられている点である。
したがって、第4実施形態の赤外線センサ41では、孔部S4が、受光領域Dと補償側反射部48aとの間でこれらを仕切る方向に並んで複数設けられているので、孔部S4の個数や間隔に応じて、熱伝導性や絶縁性フィルム2の剛性を調整することができる。
Next, the difference between the fourth embodiment and the third embodiment is that the hole S3 is a slit-like long hole, whereas in the
Therefore, in the
次に、第5実施形態と第3実施形態との異なる点は、第3実施形態では、コ字状の受光領域枠部38bが直接に補償側反射部38aに接続されているのに対し、第5実施形態の赤外線センサ51では、図6に示すように、第1実施形態と同様に、受光領域Dの全周を囲んで四角形状に受光領域枠部58bが形成されており、スリット状の孔部S5が受光領域枠部58bと補償側反射部58aとの間に形成され、孔部S5が、第1実施形態よりも幅広に形成されている点である。
したがって、第5実施形態の赤外線センサ51では、幅広の孔部S5により、第1実施形態よりも受光領域Dと補償側反射部58aとの間の水平方向の熱伝達をその間でより遮断し、検出側と補償側との温度差をより大きくすることができる。
Next, the difference between the fifth embodiment and the third embodiment is that in the third embodiment, the U-shaped light receiving
Therefore, in the
なお、本発明の技術範囲は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。 The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
例えば、上記実施形態では、第1の感熱素子が赤外線を直接吸収した絶縁性フィルムから伝導される熱を検出しているが、第1の感熱素子の直上であって絶縁性フィルムの一方の面上に絶縁性フィルムよりも赤外線吸収性が高い赤外線吸収膜を形成しても構わない。この場合、さらに第1の感熱素子における赤外線吸収効果が向上して、第1の感熱素子と第2の感熱素子とのより良好な温度差分を得ることができる。すなわち、この赤外線吸収膜によって測定対象物からの輻射による赤外線を吸収するようにし、赤外線を吸収し発熱した赤外線吸収膜から絶縁性フィルムを介した熱伝導によって、直下の第1の感熱素子の温度が変化するようにしてもよい。 For example, in the above-described embodiment, the first thermal element detects heat conducted from the insulating film that directly absorbs infrared rays, but is directly above the first thermal element and is on one side of the insulating film. An infrared absorption film having higher infrared absorption than the insulating film may be formed thereon. In this case, the infrared absorption effect in the first thermal element is further improved, and a better temperature difference between the first thermal element and the second thermal element can be obtained. That is, the infrared absorption film absorbs infrared rays due to radiation from the object to be measured, and the temperature of the first thermosensitive element immediately below is obtained by heat conduction through the insulating film from the infrared absorption film that absorbs infrared rays and generates heat. May be changed.
1,21,31,41,51…赤外線センサ、2…絶縁性フィルム、3A…第1の接着電極、3B…第2の接着電極、4A…第1の端子電極、4B…第2の端子電極、5A…第1の感熱素子、5B…第2の感熱素子、6A,36A…第1のパターン配線、6B,36B…第2のパターン配線、8,28,38,48,58…赤外線反射膜、8a,28a,38a,48a,58a…補償側反射部、8b,28b,38b,48b,58b…受光領域枠部、8c…外側接続部、D…受光領域、S,S3,S4,S5…孔部
1, 2, 31, 41, 51 ... Infrared sensor, 2 ... Insulating film, 3A ... First adhesive electrode, 3B ... Second adhesive electrode, 4A ... First terminal electrode, 4B ... Second
Claims (6)
前記絶縁性フィルムの一方の面にパターン形成された一対の第1の端子電極及び一対の第2の端子電極と、
前記絶縁性フィルムの一方の面に設けられた第1の感熱素子及び第2の感熱素子と、
前記第1の感熱素子に一端が接続されていると共に一対の前記第1の端子電極に他端が接続され前記絶縁性フィルムの一方の面にパターン形成された一対の第1のパターン配線と、
前記第2の感熱素子に一端が接続されていると共に一対の前記第2の端子電極に他端が接続され前記絶縁性フィルムの一方の面にパターン形成された一対の第2のパターン配線と、
前記絶縁性フィルムの他方の面に設けられ前記第1の感熱素子に対向した受光領域と、
前記絶縁性フィルムの他方の面に形成され前記受光領域を避けて少なくとも前記第2の感熱素子の直上を覆う赤外線反射膜とを備え、
前記赤外線反射膜が、少なくとも前記第2の感熱素子の直上の領域に形成された補償側反射部と、前記受光領域の周囲を覆って形成されている受光領域枠部とを有し、
前記絶縁性フィルムが、前記受光領域と前記補償側反射部との間に形成された孔部を有していることを特徴とする赤外線センサ。 An insulating film;
A pair of first terminal electrodes and a pair of second terminal electrodes patterned on one surface of the insulating film;
A first thermal element and a second thermal element provided on one surface of the insulating film;
A pair of first pattern wirings having one end connected to the first thermosensitive element and the other end connected to the pair of first terminal electrodes and patterned on one surface of the insulating film;
A pair of second pattern wirings having one end connected to the second thermosensitive element and the other end connected to the pair of second terminal electrodes and patterned on one surface of the insulating film;
A light receiving region provided on the other surface of the insulating film and facing the first thermal element;
An infrared reflective film that is formed on the other surface of the insulating film and that covers at least the second thermal element, avoiding the light receiving region;
The infrared reflection film has a compensation-side reflection portion formed at least in a region immediately above the second thermosensitive element, and a light-receiving region frame portion formed so as to cover the periphery of the light-receiving region,
The infrared sensor, wherein the insulating film has a hole formed between the light receiving region and the compensation side reflecting portion.
前記孔部が、前記受光領域と前記補償側反射部との間でこれらを仕切る方向に延在したスリット状の長孔であることを特徴とする赤外線センサ。 The infrared sensor according to claim 1,
The infrared sensor, wherein the hole portion is a slit-like long hole extending in a direction in which the light receiving region and the compensation side reflection portion are separated from each other.
前記孔部が、前記受光領域と前記補償側反射部との間でこれらを仕切る方向に並んで複数設けられていることを特徴とする赤外線センサ。 The infrared sensor according to claim 1,
An infrared sensor, wherein a plurality of the hole portions are provided side by side in a direction in which the light receiving region and the compensation side reflection portion are partitioned.
前記受光領域枠部が、前記受光領域の全周を覆って形成され、
前記孔部が、前記受光領域枠部と前記補償側反射部との間に形成され、
前記赤外線反射膜が、前記受光領域枠部と前記補償側反射部とを前記孔部の外側かつ前記絶縁性フィルムの外周縁側で接続する外側接続部とを有していることを特徴とする赤外線センサ。 The infrared sensor according to claim 2,
The light receiving area frame is formed to cover the entire circumference of the light receiving area,
The hole is formed between the light receiving region frame and the compensation side reflection part,
The infrared reflection film has an outer connection portion that connects the light receiving region frame portion and the compensation side reflection portion outside the hole portion and on the outer peripheral edge side of the insulating film. Sensor.
前記孔部が、前記第2の感熱素子に近接して配されていることを特徴とする赤外線センサ。 In the infrared sensor according to any one of claims 1 to 4,
The infrared sensor, wherein the hole is disposed in proximity to the second thermal element.
前記受光領域枠部が、前記第1のパターン配線の一部と近接して配されていることを特徴とする赤外線センサ。 In the infrared sensor according to any one of claims 1 to 5,
The infrared sensor according to claim 1, wherein the light receiving region frame portion is disposed in proximity to a part of the first pattern wiring.
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