红外线传感器
阅读：410发布：2021-11-01
专利汇可以提供红外线传感器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供一种能够 加速 热平衡收敛而提高热响应性的红外线 传感器 。本发明所涉及的红外线传感器具备：绝缘性膜(2)；一对第1 端子 电极 (4A)；一对第2端子电极(4B)；第1 热敏元件 (5A)；第2热敏元件(5B)；一对第1图案配线(6A)及一对第2图案配线(6B)，被 图案化 在绝缘性膜的一个面；受光区域，设置于绝缘性膜的另一个面且与第1热敏元件对置；及红外线反射膜(8)，形成于绝缘性膜的另一个面且避开受光区域而至少 覆盖 第2热敏元件的正上方，红外线反射膜具有靠近第1图案配线的一部分的热耦合部(C)。，下面是红外线传感器专利的具体信息内容。
1.一种红外线传感器，其特征在于，具备：
绝缘性膜；
一对第1端子电极及一对第2端子电极，被图案化在所述绝缘性膜的一个面；
第1热敏元件及第2热敏元件，设置于所述绝缘性膜的一个面；
一对第1图案配线，一端与所述第1热敏元件连接，并且另一端与一对所述第1端子电极连接，且被图案化在所述绝缘性膜的一个面；
一对第2图案配线，一端与所述第2热敏元件连接，并且另一端与一对所述第2端子电极连接，且被图案化在所述绝缘性膜的一个面；
受光区域，设置于所述绝缘性膜的另一个面且与所述第1热敏元件对置；及红外线反射膜，形成于所述绝缘性膜的另一个面且避开所述受光区域而至少覆盖所述第2热敏元件的正上方，
所述红外线反射膜具有靠近所述第1图案配线的一部分的热耦合部。
2.根据权利要求1所述的红外线传感器，其特征在于，
所述热耦合部与所述第1图案配线的一部分对置形成。
3.根据权利要求1所述的红外线传感器，其特征在于，
所述第1图案配线延伸至所述绝缘性膜的外缘的附近区域，
所述热耦合部具有与所述附近区域的所述第1图案配线对置的外缘附近耦合部。
4.根据权利要求1所述的红外线传感器，其特征在于，
所述第1图案配线延伸至所述第2热敏元件的附近，
所述热耦合部具有与所述第1图案配线中的延伸至所述第2热敏元件的附近的部分对置的补偿侧附近耦合部。
5.根据权利要求1所述的红外线传感器，其特征在于，
所述第1图案配线延伸至所述绝缘性膜的所述第1热敏元件侧的端部附近，所述热耦合部具有与所述第1图案配线中的延伸至所述绝缘性膜的所述第1热敏元件侧的端部附近的部分对置的受光侧端部耦合部。
6.根据权利要求1所述的红外线传感器，其特征在于，
所述红外线反射膜还覆盖所述受光区域的周围而形成。
红外线传感器
技术领域
背景技术
[0004] 例如，在专利文献1中记载有一种红外线传感器，其具备绝缘性膜；在该绝缘性膜的一个面上相互隔开间隔而设置的第1热敏元件及第2热敏元件；形成于绝缘性膜的一个面，并与第1热敏元件连接的导电性的第1配线膜及与第2热敏元件连接的导电性的第2配线膜；及与第2热敏元件对置而设置于绝缘性膜的另一个面的红外线反射膜。
[0005] 专利文献1：日本专利公开2013-160635号公报
[0006] 上述以往的技术中留有以下课题。
[0007] 即，为上述以往的红外线传感器的情况下，在环境温度发生变化的情况、例如受到周围空气的对流的影响而在受光侧及补偿侧的一侧温度发生变化的情况下，在温度发生变化的一侧，热量经由配线膜容易逸出到端子电极，因此存在受光侧与补偿侧的热平衡收敛延迟，从而导致热响应性降低的不良情况。
发明内容
[0008] 本发明鉴于前述的课题而完成，其目的在于提供一种能够加速热平衡收敛而提高热响应性的红外线传感器。
[0009] 本发明为了解决所述课题而采用了以下的结构。即，第1发明所涉及的红外线传感器，其特征在于，具备：绝缘性膜；一对第1端子电极及一对第2端子电极，被图案化在所述绝缘性膜的一个面；第1热敏元件及第2热敏元件，设置于所述绝缘性膜的一个面；一对第1图案配线，一端与所述第1热敏元件连接，并且另一端与一对所述第1端子电极连接，且被图案化在所述绝缘性膜的一个面；一对第2图案配线，一端与所述第2热敏元件连接，并且另一端与一对所述第2端子电极连接，且被图案化在所述绝缘性膜的一个面；受光区域，设置于所述绝缘性膜的另一个面且与所述第1热敏元件对置；及红外线反射膜，形成于所述绝缘性膜的另一个面且避开所述受光区域而至少覆盖所述第2热敏元件的正上方，所述红外线反射膜具有靠近所述第1图案配线的一部分的热耦合部。
[0010] 在该红外线传感器中，红外线反射膜具有靠近第1图案配线的一部分的热耦合部，因此通过热耦合部与第1图案配线的一部分的热耦合，能够在受光侧与补偿侧之间相互有效地传递环境温度的变化，受光侧与补偿侧的热平衡收敛加快，从而热响应性提高。另外，由于绝缘性膜薄，因此一个面的热量经由热耦合部快速传递到另一个面的红外线反射膜，尤其在红外线反射膜为金属膜的情况下，具有高导热性，从而在受光侧与补偿侧相互传递热量而能够迅速实现热平衡收敛。
[0011] 第2发明所涉及的红外线传感器的特征在于，在第1发明中，所述热耦合部与所述第1图案配线的一部分对置形成。
[0012] 即，在该红外线传感器中，热耦合部与第1图案配线的一部分对置形成，因此热耦合部隔着薄的绝缘性膜最靠近第1图案配线的一部分，能够得到高热耦合性。
[0013] 第3发明所涉及的红外线传感器的特征在于，在第1或第2发明中，所述第1图案配线延伸至所述绝缘性膜的外缘的附近区域，所述热耦合部具有与所述附近区域的所述第1图案配线对置的外缘附近耦合部。
[0014] 即，在该红外线传感器中，热耦合部具有与所述附近区域的第1图案配线对置的外缘附近耦合部，因此通过外缘附近耦合部还能够从绝缘性膜外缘的附近区域传递热量。
[0015] 第4发明所涉及的红外线传感器的特征在于，在第1至第3发明中的任一项，所述第1图案配线延伸至所述第2热敏元件的附近，所述热耦合部具有与所述第1图案配线中的延伸至所述第2热敏元件的附近的部分对置的补偿侧附近耦合部。
[0016] 即，在该红外线传感器中，热耦合部具有与第1图案配线中的延伸至第2热敏元件的附近的部分对置的补偿侧附近耦合部，因此经由第1图案配线将受光侧的热量传递到补偿侧，并且补偿侧附近耦合部在第2热敏元件附近与第1图案配线热耦合而向补偿侧的红外线反射膜整体传递热量，由此能够进一步加速热平衡收敛。
[0017] 第5发明所涉及的红外线传感器的特征在于，在第1至第4发明中的任一项，所述第1图案配线延伸至所述绝缘性膜的所述第1热敏元件侧的端部附近，所述热耦合部具有与所述第1图案配线中的延伸至所述绝缘性膜的所述第1热敏元件侧的端部附近的部分对置的受光侧端部耦合部。
[0018] 即，在该红外线传感器中，热耦合部具有与第1图案配线中的延伸至绝缘性膜的第1热敏元件侧的端部附近的部分对置的受光侧端部耦合部，因此从离补偿侧最远的端部也容易传递热量，并能够实现热响应性的进一步提高。
[0019] 第6发明所涉及的红外线传感器的特征在于，在第1至第5发明中的任一项，所述红外线反射膜还覆盖所述受光区域的周围而形成。
[0020] 即，在该红外线传感器中，红外线反射膜还覆盖受光区域的周围而形成，因此经由热耦合部传递的环境温度的变化还传递到受光区域的周围整体，能够进一步加速热平衡收敛。因此，基于第1热敏元件侧与第2热敏元件侧之间的空气对流的温度梯度变小，并能够使两个热敏元件的响应速度相同。
[0021] 例如，仅在与第2热敏元件对置的区域形成有红外线反射膜的情况下，因周围空气的对流而空气从第2热敏元件侧流过来时，第2热敏元件的上方的红外线反射膜冷却而导致绝缘性膜的温度局部性发生变化。相对于此，在本发明的红外线传感器中，红外线反射膜还覆盖与第1热敏元件对置的受光区域的周围而形成，因此即使第2热敏元件侧的区域因空气的流动而冷却，受光区域的周围的温度也因红外线反射膜的导热性而降低，变得整体上难以产生温度的差分，且变得难以受到基于周围空气的对流的影响。另外，第1热敏元件的上方的受光区域不被红外线反射膜覆盖，因此不妨碍来自测定对象物的红外线的受光。
[0022] 根据本发明，发挥以下效果。
[0023] 即，根据本发明所涉及的红外线传感器，红外线反射膜具有靠近第1图案配线的一部分的热耦合部，因此能够经由热耦合部在受光侧与补偿侧的相互之间有效地传递环境温度的变化，受光侧与补偿侧的热平衡收敛加快，从而热响应性提高。
[0025] 图1是表示本发明所涉及的红外线传感器的第1实施方式的俯视图。
[0026] 图2是第1实施方式中表示红外线传感器的俯视图(a)及背面图(b)。
[0027] 图3是本发明所涉及的红外线传感器的第2实施方式中，拆卸了热敏元件的状态的俯视图。
[0028] 图4是本发明所涉及的红外线传感器的第3实施方式中，拆卸了热敏元件的状态的俯视图。
具体实施方式
[0029] 以下，参考图1及图2，对本发明所涉及的红外线传感器中的第1实施方式进行说明。
[0030] 如图1及图2所示，本实施方式的红外线传感器1具备：绝缘性膜2；一对第1端子电极4A及一对第2端子电极4B，被图案化在绝缘性膜2的一个面(表面)；第1热敏元件5A及第2热敏元件5B，设置于绝缘性膜2的一个面；一对第1图案配线6A，一端与第1热敏元件5A连接，并且另一端与一对第1端子电极4A连接，且被图案化在绝缘性膜2的一个面；一对第2图案配线6B，一端与第2热敏元件5B连接，并且另一端与一对第2端子电极4B连接，且被图案化在绝缘性膜2的一个面；受光区域D，设置于绝缘性膜2的另一个面(受光侧的表面、背面)且与第1热敏元件5A对置；及红外线反射膜8，形成于绝缘性膜2的另一个面且避开受光区域D而至少覆盖第2热敏元件5B的正上方。
[0031] 并且，本实施方式的红外线传感器1具备一对导热膜7，所述一对导热膜7与第1图案配线6A分开地与一对第1粘接电极3A连接，并在绝缘性膜2的一个面上以热传导率比绝缘性膜2高的薄膜被图案化在第1粘接电极3A的附近。
[0032] 上述红外线反射膜8具有靠近第1图案配线6A的一部分的热耦合部C。
[0033] 该热耦合部C为用于与第1图案配线6A的一部分热耦合的部分，且与第1图案配线6A的一部分对置形成。
[0034] 上述一对第1图案配线6A在一端具有与第1热敏元件5A连接的一对第1粘接电极3A。并且，上述一对第2图案配线6B在一端具有与第2热敏元件5B连接的一对第2粘接电极
3B。
3B。
[0035] 第1图案配线6A延伸至第2热敏元件5B的附近。并且，热耦合部C具有与第1图案配线6A中的延伸至第2热敏元件5B的附近的部分对置的补偿侧附近耦合部C1。
[0036] 并且，第1图案配线6A还延伸至绝缘性膜2的外缘的附近区域。并且，热耦合部C具有与所述附近区域的第1图案配线6A对置的外缘附近耦合部C2。
[0037] 而且，上述红外线反射膜8还覆盖受光区域D的周围而形成。
[0038] 如此，一对上述第1图案配线6A从一对第1粘接电极3A朝向与一对第1端子电极4A侧相反的一侧延伸，进而沿着一对导热膜7的外周的一部分延伸之后到达各自对应的第1端子电极4A。
[0039] 即，第1图案配线6A首先从第1粘接电极3A朝向第2热敏元件5B在一对导热膜7之间延伸，然后在一对导热膜7的端部附近沿着绝缘性膜2的短边的方向并且朝向长边延伸。补偿侧的红外线反射膜8的一部分以与该延伸部分对置的方式对置形成，并设为补偿侧附近耦合部C1。进而，第1图案配线6A在导热膜7的外侧沿着绝缘性膜2的长边而延伸至第1端子电极4A。红外线反射膜8与该延伸部分对置并在绝缘性膜2的外缘的附近延伸，该部分设为外缘附近耦合部C2。
[0040] 另外，第2图案配线6B以比第1图案配线6A短的距离延伸，并到达第2端子电极4B。
[0042] 上述导热膜7以宽于第1图案配线6A的面积形成。
[0043] 导热膜7相对于第1粘接电极3A的连接宽度设定成宽于第1图案配线6A相对于第1粘接电极3A的连接宽度。即，设为正方形状的第1粘接电极3A的四个边中，在两个边整体连接有导热膜7，相对于此，第1粘接电极3A所具有的四个角部中，在一个角部上连接有第1图案配线6A。如此，导热膜7与第1粘接电极3A的连接部和第1图案配线6A与第1粘接电极3A的连接部被单独设定。
[0044] 通过焊锡等导电性粘接剂在上述第1粘接电极3A及第2粘接电极3B粘接有各自对应的第1热敏元件5A及第2热敏元件5B的端子电极。
[0045] 上述红外线反射膜8形成为避开一对导热膜7的正上方。
[0046] 即，在本实施方式中，将配置于红外线的接收面正下方的第1热敏元件5A设为红外线的检测用元件，将配置于红外线反射膜8正下方的第2热敏元件5B设为补偿用元件。
[0047] 另外，图1中，以虚线图示有背面侧的红外线反射膜8。并且，图2的(a)、图2的(b)中，以阴影图示有各端子电极、各图案配线、导热膜7及红外线反射膜8。
[0048] 上述绝缘性膜2由聚酰亚胺树脂片形成为大致长方形状，红外线反射膜8、各图案配线、各端子电极、各粘接电极及导热膜7由铜箔形成。即，这些是由两面可挠性基板制作而成，该两面可挠性基板是红外线反射膜8、各图案配线、各端子电极、各粘接电极及导热膜7由铜箔被图案化在作为绝缘性膜2的聚酰亚胺基板的两面而成的。
[0049] 上述一对第1端子电极4A及一对第2端子电极4B配置于绝缘性膜2的角部附近。
[0052] 上述第1热敏元件5A及第2热敏元件5B为在两端部形成有端子电极(省略图示)的片式热敏电阻。作为该热敏电阻，有NTC型、PTC型、CTR型等热敏电阻，但是在本实施方式中，作为第1热敏元件5A及第2热敏元件5B，采用例如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。
[0053] 如此，在本实施方式的红外线传感器1中，红外线反射膜8具有靠近第1图案配线6A的一部分的热耦合部C，因此通过热耦合部C与第1图案配线6A的一部分的热耦合，能够在受光侧与补偿侧之间相互有效地传递环境温度的变化，受光侧与补偿侧的热平衡收敛加快，从而热响应性提高。
[0054] 尤其，热耦合部C与第1图案配线6A的一部分对置形成，因此热耦合部C隔着薄的绝缘性膜2最靠近第1图案配线6A的一部分，能够得到高热耦合性。
[0055] 并且，热耦合部C具有与所述附近区域的第1图案配线6A对置的外缘附近耦合部C2，因此通过外缘附近耦合部C2还能够从绝缘性膜2外缘的附近区域传递热量。
[0056] 尤其，红外线反射膜8还覆盖受光区域D的周围而形成，因此经由外缘附近耦合部C2传递的环境温度的变化还传递到受光区域D的周围整体，能够进一步加速热平衡收敛。因此，基于第1热敏元件5A侧与第2热敏元件5B侧之间的空气对流的温度梯度变小，能够使两个热敏元件的响应速度相同。
[0057] 而且，热耦合部C具有与第1图案配线6A中的延伸至第2热敏元件5B附近的部分对置的补偿侧附近耦合部C1，因此经由第1图案配线6A将受光侧的热量传递到补偿侧，并且补偿侧附近耦合部C1在第2热敏元件5B附近与第1图案配线6A热耦合而向补偿侧的红外线反射膜8整体传递热量，由此能够进一步加速热平衡收敛。
[0058] 接着，参考图3及图4，对本发明所涉及的红外线传感器的第2及第3实施方式进行说明。另外，以下的各实施方式的说明中，对上述实施方式中说明的相同的构成要件标注相同的符号，并省略其说明。并且，在图3及图4中，以虚线表示形成于绝缘性膜2的另一个面的红外线反射膜8。
[0059] 第2实施方式与第1实施方式的不同点在于，在第1实施方式中，一对第1图案配线6A在一对导热膜7的端部附近沿着绝缘性膜2的短边的方向且朝向长边延伸成直线状，相对于此，在第2实施方式的红外线传感器21中，如图3所示，一对第1图案配线26A在一对导热膜
27的端部附近沿着绝缘性膜2的短边的方向且朝向长边弯曲成曲柄状而延伸。即，与该延伸部分对应地还形成有红外线反射膜28，并以曲柄状形成有补偿侧附近耦合部C3、C4。
27的端部附近沿着绝缘性膜2的短边的方向且朝向长边弯曲成曲柄状而延伸。即，与该延伸部分对应地还形成有红外线反射膜28，并以曲柄状形成有补偿侧附近耦合部C3、C4。
[0060] 并且，不同点在于，在第1实施方式中，设为正方形状的第1粘接电极3A的四个边中，两个边整体与导热膜7无间隙地连接，相对于此，在第2实施方式的红外线传感器21中，如图2所示，设为正方形状的第1粘接电极3A的四个边中，在两个边经由缩颈部27a局部连接有导热膜27。
[0061] 如此，在第2实施方式中，即使在一对第1图案配线26A在一对导热膜27的端部附近沿着绝缘性膜2的短边的方向且朝向长边弯曲成曲柄状而延伸的情况下，与该延伸部分对应地还形成有红外线反射膜28，因此能够确保与直线状的情况相同长度的补偿侧附近耦合部C3、C4，能够得到充分的热耦合。
[0062] 另外，在导热膜27的与第1端子电极4A的连接部分形成有缩颈部27a，因此缩颈部27a作为热焊盘发挥功能，能够抑制焊接时热量过度溢出到周围，从而焊锡变得难以熔解而导致焊接不良的情况。
[0063] 接着，第3实施方式与第2实施方式的不同点在于，在第2实施方式中，第1图案配线6A从第1粘接电极3A朝向第2热敏元件5B侧延伸，进而经由导热膜27的外侧到达第1端子电极4A，由此设置有外缘附近耦合部C2及补偿侧附近耦合部C3、C4，相对于此，在第3实施方式的红外线传感器31中，如图4所示，一对第1图案配线36A从一对第1粘接电极3A向与第1实施方式相反的方向延伸，然后经由多次折叠而蜿蜒的部分36a到达各自对应的第1端子电极
4A，在绝缘性膜2的第1热敏元件5A侧的端部附近设置有受光侧端部耦合部C5。
4A，在绝缘性膜2的第1热敏元件5A侧的端部附近设置有受光侧端部耦合部C5。
[0064] 即，在第3实施方式中，热耦合部C具有与第1图案配线36A中的延伸至绝缘性膜2的第1热敏元件5A侧的端部附近的部分对置的受光侧端部耦合部C5。
[0065] 如此，在第3实施方式的红外线传感器31中，热耦合部C具有与第1图案配线36A中的延伸至绝缘性膜2的第1热敏元件5A侧的端部附近的部分对置的受光侧端部耦合部C5，因此从离补偿侧最远的端部也容易传递热量，并能够实现热响应性的进一步提高。
[0066] 并且，第1图案配线36A具有蜿蜒的部分36a，因此能够使到第1端子电极4A为止的热电阻变大。因此，无需如第2实施方式那样将第1图案配线6A先朝向第2热敏元件5B侧延伸并且在导热膜37的外侧迂回而配置，也能够延伸成很长，从而能够抑制热量流入第1端子电极4A。
[0067] 另外，本发明的技术范围并不限定于上述各实施方式，在不脱离本发明的宗旨的范围内，能够加以各种变更。
[0068] 例如，在上述各实施方式中，由第1热敏元件检测从直接吸收了红外线的绝缘性膜传导的热量，但是也可以在第1热敏元件的正上方且绝缘性膜的一个面上形成红外线吸收性高于绝缘性膜的红外线吸收膜。此时，第1热敏元件中的红外线吸收效果进一步提高，从而能够得到更良好的第1热敏元件与第2热敏元件的温度差量。即，也可以设为，通过该红外线吸收膜吸收基于来自测定对象物的辐射的红外线，并通过吸收了红外线而发热的红外线吸收膜经由绝缘性膜进行的热传导，使正下方的第1热敏元件的温度发生变化。
[0069] 符号说明
[0070] 1、21、31 红外线传感器 2 绝缘性膜
[0071] 3A 第1粘接电极 3B 第2粘接电极
[0072] 4A 第1端子电极 4B 第2端子电极
[0073] 5A 第1热敏元件 5B 第2热敏元件
[0074] 6A、36A 第1图案配线 6B 第2图案配线
[0075] 8、28 红外线反射膜 C 热耦合部
[0076] C1、C3、C4 补偿侧附近耦合部 C2 外缘附近耦合部
[0077] C5 受光侧端部耦合部 D 受光区域。
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