JP6979621B2 - 赤外線センサ - Google Patents

Description

本開示は、対象物の温度を非接触で検出する赤外線センサに関する。

従来、基板と、基板に設けられた赤外線検出素子と、赤外線検出素子を覆うパッケージを有した赤外線センサが知られている。また、この赤外線センサが樹脂モールドによって一体的にパッケージングされた赤外線センサが知られている。（特許文献１、２）

しかしながら、上記従来の赤外線センサでは、赤外線センサを別部材に実装が容易でないという課題があった。

本発明は、上記課題を解決し、別部材への実装が容易な赤外線センサを提供することを目的とする。

特開２０１５−２００５５９号公報 特開２０１５−０４９０７３号公報

上記課題を解決するために本開示は、表面に窓孔を有し赤外線を検出する検出部と、リードフレームが一体成型された支持部と、を備え、前記リードフレームの一端が前記検出部の裏面に接続されている構成とした。

第１の開示の実施の形態１の赤外線センサの正面図 同赤外線センサの側面図 同赤外線センサの背面図 同赤外線センサの検出部の側断面図 同赤外線センサのリードフレームの拡大図 第１の開示の実施の形態２の赤外線センサの変形例の側断面図 同赤外線センサのＡＡ線断面図 同赤外線センサのコネクタ拡大図 第１の開示の実施の形態３の赤外線センサの正面図 同赤外線センサの側面図 同赤外線センサの側面図 第１の開示の実施の形態４の赤外線センサの側面図 同赤外線センサの背面図 第２の開示の実施の形態１の赤外線センサの正面図 同赤外線センサの側面図 同赤外線センサの上面図 同赤外線センサの画素部と検出部の回転方向の関係を示す図 同赤外線センサの画素部の別の配置の仕方を示す図 同赤外線センサの側面図 同赤外線センサの一部拡大断面図 同赤外線センサの変形例の側面図 第２の開示の実施の形態２の赤外線センサの正面図 同赤外線センサの側面図 同赤外線センサの上面図 同赤外線センサの側面図 同赤外線センサの正面図 第３の開示の実施の形態１の赤外線センサの走査部と接続された検出部の側面図 同赤外線センサの検出部の上面図 同赤外線センサの検出部の下面図 同赤外線センサの走査部の一部拡大図 同赤外線センサの検出部の側断面図 同赤外線センサの凸部と凹部の関係を表す図 第４の開示の実施の形態１の赤外線センサの側断面図 同赤外線センサの下面図 同赤外線センサの基板の上面図

（第１の開示）
以下に、実施の形態に係る赤外線センサについて図面を用いて説明をする。なお、各図面において、同様の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。また、各実施の形態における各構成要素は矛盾のない範囲で任意に組み合わせても良い。

（実施の形態１）
以下に、実施の形態１における赤外線センサ１について図面を用いながら説明する。

図１は実施の形態１の赤外線センサ１の正面図、図２は同赤外線センサ１の側面図、図３は同赤外線センサ１の背面図、図４は同赤外線センサ１の検出部２の側断面図を示している。図面において、外部から見えない構成については破線で示している。

赤外線センサ１は、検出部２と、支持部３と、支持部３と検出部２を接続するリードフレーム４を有している。支持部３には、軸部５と、軸部５を介して支持部３を回転させる走査部と、コネクタ６が接続されている。リードフレーム４はリン青銅で形成され、すずや銅、銀などでめっきされている。リードフレーム４ははんだ付けができればリン青銅に限定されず、鉄や銅等の鉄以外の材料で形成しても良い。リードフレーム４はＸ軸方向に延在している。以降では、リードフレーム４が延在している方向をＸ軸方向、軸部５の延在している方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向とＹ軸方向が直交する方向をＺ軸方向として説明する。

検出部２は、基板７と、基板７に設けられた赤外線検出素子８と、赤外線検出素子８を覆うパッケージ９と、処理回路１０を有している。パッケージ９内には赤外線検出素子８と処理回路１０を覆うカバー１１が設けられている。検出部２は表面１２と裏面１３を有し、検出部２の表面１２のパッケージ９の表面１２には窓孔１４が設けられており、窓孔１４を塞ぐようにレンズ１５が配置されている。基板７は第１の主面１６と第２の主面１７を有し、赤外線検出素子８とパッケージ９は第１の主面１６に設けられている。第２の主面１７にはランド１８が形成されている。ランド１８は矩形状又は円形状になっており、はんだ耐久性とはんだ塗布性が良好な形状である。ランド１８の形状は円形状でなくても、角のない形状なら良好なはんだ耐久性とはんだ塗布性を得ることができる。ランド１８には、コンデンサ、抵抗、インダクタ等の受動部品１９とリードフレーム４がはんだ付けされている。従来の構成では受動部品は検出部から遠い場所に配置する必要があったが、赤外線センサ１では受動部品１９を検出部２に近い位置に実装可能なため配線を短くすることができる。これにより、寄生インピーダンスの影響を低減することができるためノイズパスが低減され、センサの温度出力の安定性が向上する。また、受動部品１９を検出器に直接配置することで赤外線センサ１を小型化することができている。

赤外線検出素子８は、感温部が埋設された熱型赤外線検出器を有しており、感温部には被検出体から放射された赤外線による熱エネルギーを電気エネルギーに変換するサーモパイルにより構成される熱電変換部が用いられている。また、赤外線センサ１は、感温部および感温部の出力電圧を取り出すためのＭＯＳトランジスタを有したａ×ｂ個の画素部（非接触赤外線検知素子）が、半導体基板の一表面側においてａ行ｂ列の２次元アレイ状に配置されており、実施の形態１における画素部は８×８に構成されている。画素部の配置の仕方は８×８に限らず、例えば、１６×４としても良い。赤外線検出素子８はワイヤーボンディングにより基板７に接続されている。

パッケージ９はセラミック材料が用いられている。パッケージ９の熱膨張係数が受動部品１９の熱膨張係数に近いため、ランド１８におけるはんだの熱応力耐久性が向上している。なお、はんだの熱応力耐久性を考慮しない場合、パッケージ９を金属材料やガラスエポキシ樹脂等のセラミック以外の材料で形成することもできる。パッケージ９は、表面１２と裏面１３の間に側面２０を有している。以降の説明では、赤外線検出素子８から前面に向かう方向（Ｚ軸＋側の方向）を前方方向として説明する。

支持部３はリフロー時の耐熱性の高いＬＣＰ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｐｏｌｙｍｅｒ：液晶ポリマー）で形成されている。支持部３の材料にはＬＣＰ以外の樹脂材料を用いても良いがリフロー時の耐熱性の高い材料を選択すると好適である。支持部３は側面２０の外側を囲むように第１の壁部２１、第２の壁部２２、第３の壁部２３、第４の壁部２４が矩形筒状に形成されている。支持部３のＹ軸方向−側が第１の壁部２１、Ｘ軸方向−側が第２の壁部２２、Ｙ軸方向＋側が第３の壁部２３、Ｘ軸方向＋側が第４の壁部２４である。このように形成すれば、検出部２を強固に支持することができるが、支持部３は矩形筒状に形成しなくてもよい。例えば、支持部３の一部が湾曲した構造や第３の壁部２３がない構造としても良い。支持部３の第１の壁部２１のＹ軸方向−側の第１の面には軸部５と、軸部５と当接するようにコネクタ６がはんだ付けされている。コネクタ６は軸部５と当接していなくても良い。軸部５は支持部３と別部品として形成され、軸部５と支持部３を接続されている。軸部５と支持部３を別部品とすることにより赤外線センサ１を製造する際に用いる金型の構成が簡素化されるためコストを低減することができる。また、軸部５を交換することで赤外線センサ１の回転軸２５と赤外線センサ１の視野の方向を変えることができるため、赤外線センサ１の汎用性が向上する。なお、赤外線センサ１の使用用途によっては、軸部５と支持部３とを一体に形成しても良い。支持部３には軸部５が接続され、軸部５は走査部と接続されている。第２の壁部２２のＸ軸方向＋側の第２の面、第３の壁部２３のＹ軸方向−側の第３の面、第４の壁部２４のＸ軸方向−側の第４の面には位置決め用の凸部２６が設けられている。第２の面と第４の面には凸部２６が１つ設けられ、第３の面には凸部２６が２つ設けられている。ただし、凸部２６の数と配置場所はこれに限定されるものではない。凸部２６が設けられていることによって検出部２と支持部３とを高精度にマウントすることができる。第３の壁部２３は２つの凸部２６が設けられているため、検出部２と支持部３とをより高精度にマウントできる。

走査部はモータで構成されており、支持部３は走査部によって回転軸２５の周りに回転する。支持部３が回転することにより、検出部２が回転軸２５の周りに回転する。検出部２は回転する毎に熱画像を取得する。検出部２は所定の角度回転し、検出部２の一方向への回転が完了すると反対方向への回転を開始する。検出部２の一方向への回転が完了したときに熱画像を足し合わせ、高解像度の熱画像を取得する。

支持部３にはリードフレーム４が一体成形されており、リードフレーム４の一端が支持部３の内側から延出して検出部２と接続され、リードフレーム４の他端がコネクタ端子とはんだ付けされる。図５はＹ軸方向＋側から見たリードフレーム４の拡大図である。図５に示すようにリードフレーム４の他端を２つ折にしてコネクタ端子２７としても良い。リードフレーム４をコネクタ端子２７として用いる場合は、コネクタ６を支持部３とはんだ付けしなくても良い。また、コネクタ端子２７を設ける必要がないため、部品点数を削減し、はんだ付けをする必要がなく、コストを低減することが可能となる。

赤外線センサ１は、リードフレーム４を介して走査部と接続された支持部３で検出部２を支持しているため、組み立て部品の数を減らすことができ、レンズ１５と走査部の位置精度が高い。

先行技術文献に示す従来の樹脂モールドによって一体的にパッケージングされた赤外線センサではリードフレームと樹脂の界面に隙間が生じ易いが、赤外線センサ１は支持部３に一体成形されたリードフレーム４で検出部２を支持する構造のためこのようなリークパスが存在しなく、気密性が向上している。これにより、検出部２のパッケージ９内部への異物の侵入を防止することができ、赤外線検出素子８に異物が付着することによる誤検知を防止することができる。

また、従来の樹脂モールドによって一体的にパッケージングされた赤外線センサでは、パッケージの熱容量が大きいため、赤外線検出素子をワイヤボンドする際のパッケージの熱容量が大きくワイヤボンドのための加熱にかかる時間が長くなる。一方、赤外線センサ１では、パッケージ９の熱容量が大きいという課題が無いため、従来の赤外線センサよりもワイヤボンドのための加熱にかかる時間が短くなり、量産性が向上している。

また、従来の樹脂モールドによって一体的にパッケージングされた赤外線センサではパッケージの熱容量が大きいため、赤外線センサの通電後に処理回路の発熱がパッケージ全体で熱平衡状態になるまでの時間が長くなる。一方、赤外線センサ１では、赤外線センサ１の温度出力が安定するまでにかかる時間を短くすることができる。

（実施の形態２）
実施の形態２について図面を用いて説明する。

図６に実施の形態２の赤外線センサ３１の側断面図、図７に同赤外線センサ３１の図６のＡＡ線断面図、図８に同赤外線センサ３１のコネクタ６のＸ軸方向＋側から見た拡大図を示す。

赤外線センサ３１は、検出部２と、支持部３２と、支持部３２と検出部２を接続するリードフレーム３３を有している。支持部３２には軸部５とコネクタ端子３４とを有している。支持部３２の外側には第２の支持部３５が設けられており、支持部３２から支持部３２の外側に延在したリードフレーム３３は第２の支持部３５と接続されている。赤外線センサ３１では支持部３２が検出部２の前方に延在しており、検出部２の表面１２の前方方向にアパーチャ３６（絞り）が設けられている。アパーチャ３６はレンズ１５と光軸が一致するように設けられている。検出部２のレンズ１５の前方にアパーチャ３６が設けられていることによって、赤外線検出素子８の検知エリアをレンズ１５とアパーチャ３６とで設定することが可能になっている。また、レンズ１５とアパーチャ３６とが離間していることにより、アパーチャ３６によってレンズ１５への軸外光が遮られる。これによってレンズ１５の軸外収差の発生を抑制することができている。

図７に示すように、赤外線センサ３１では、リードフレーム３３が支持部３２と第２の支持部３５の間にばね部３７を有している。リードフレーム３３がばね部３７を有していることで、赤外線センサ３１に振動が加わった場合でも振動による撮像ぶれを抑制し、熱画像の乱れを抑制することができる。

図８に示すように、赤外線センサ３１のコネクタ端子３４は、リードフレーム３３を２つ折にすることで形成されている。リードフレーム３３はＹ軸方向−側に折り曲げられ、ばね構造になっている。これにより、リードフレーム３３を容易にコネクタ端子３４にすることができる。

（実施の形態３）
実施の形態３の赤外線センサ４１について図面を用いながら説明する。

図９は実施の形態３の赤外線センサ４１の正面図、図１０は同赤外線センサ４１の側面図を示している。

赤外線センサ４１は、検出部２と、支持部４２と、支持部４２と検出部２を接続するリードフレーム４を有している。支持部４２はプリント基板４３の実装面４５にはんだで実装されている。プリント基板４３には検出部２の出力信号を処理するＭＣＵ４４（Ｍｅｍｏｒｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）が設けられている。

支持部４２は実施の形態１の支持部３と同様に矩形筒状に形成され、検出部２の表面１２がプリント基板４３の実装面４５と直交するようにプリント基板４３に配置されている。赤外線センサ４１を使用する際にＭＣＵ４４が発熱するが検出部２が支持部４２を介してプリント基板４３に実装されているため、ＭＣＵ４４で生じた熱の検出部２への伝達を抑制することができ、赤外線センサ４１の出力ズレを低減することができる。

また、赤外線センサ４１は樹脂により形成された支持部４２に検出部２を実装して形成するため、支持部４２の形状を変更しやすく、支持部４２の形状を変更することで、プリント基板４３に対する検出部２の視野方向Ｖを容易に変更することができる。支持部４２の形状を変更し、視野方向Ｖを変更した赤外線センサ４１を図１１に示す。図１１の赤外線センサ４１では、検出部２の表面１２がプリント基板４３の実装面４５に対して直交していない。赤外線センサ４１は、用途に応じて検出部２の視野方向Ｖを容易に変更可能なため、赤外線センサ４１の汎用性が向上する。

（実施の形態４）
実施の形態４の赤外線センサ５１について図面を用いながら説明する。

図１２は実施の形態４の赤外線センサ５１の側面図、図１３は同赤外線センサ５１の検出部２の背面図を示している。

赤外線センサ５１は、検出部２と、支持部５２と、支持部５２と検出部２を接続するリードフレーム４を有している。支持部５２はプリント基板５３にはんだで実装されている。プリント基板５３には検出部２の出力信号を処理するＭＣＵ４４が設けられている。赤外線センサ５１は、プリント基板５３を介して伝達するＭＣＵ４４で生じた熱を支持部５２を介することで抑制しているため、赤外線センサ５１の出力ズレを低減することができる。

プリント基板５３には貫通孔５４が設けられており、検出部２は窓孔１４（図１参照）が貫通孔５４の方向を向くように、プリント基板５３に実装されている。検出部２が貫通孔５４上に配置されていることにより、プリント基板５３の実装面４５と反対側を検出部２の視野方向Ｖとすることができる。これにより、赤外線センサ５１の汎用性が向上する。

（まとめ）
第１の態様の赤外線センサ（１；３１；４１；５１）は、表面（１２）に窓孔（１４）を有し赤外線を検出する検出部（２）と、リードフレーム（４；３３）が一体成型された支持部（３：３２；４２；５２）と、を備える。前記リードフレーム（４；３３）の一端が前記検出部（２）の裏面（１３）に接続されている。

第２の態様の赤外線センサ（１；３１；４１；５１）は、第１の態様との組み合わせにより実現され得る。第２の態様では、前記リードフレーム（４；３３）は前記検出部（２）の前記裏面（１３）にはんだで接続されている。

第３の態様の赤外線センサ（１；３１；４１；５１）は、第１又は第２の態様との組み合わせにより実現され得る。第３の態様では、前記検出部（２）は、前記表面（１２）と前記裏面（１３）との間に側面（２０）を有する。前記支持部（３；３２；４２；５２）は前記側面（２０）の外側を囲んでいる。

第４の態様の赤外線センサ（１；４１；５１）は、第１〜第３の態様のいずれか一つとの組み合わせにより実現され得る。第４の態様では、前記支持部（３；４２；５２）は、前記支持部（３；４２；５２）の内側に突出した凸部（２６）を有している。

第５の態様の赤外線センサ（３１）は、第１〜第４の態様のいずれか一つとの組み合わせにより実現され得る。第５の態様では、前記支持部（３２）は、前記検出部（２）の表面（１２）方向に突出したアパーチャ（３６）を有している。

第６の態様の赤外線センサ（３１）は、第１〜第５の態様のいずれか一つとの組み合わせにより実現され得る。第６の態様では、前記赤外線センサ（３１）は、前記支持部（３２）の外側に第２の支持部（３５）をさらに有する。前記リードフレーム（３３）が、前記支持部（３）と前記第２の支持部（３５）の間にばね部（３７）を有している。

第７の態様の赤外線センサ（１；３１；４１；５１）は、第１〜第６の態様のいずれか一つとの組み合わせにより実現され得る。第７の態様では、前記支持部（３；３２；４２；５２）は樹脂材料で形成されている。

第８の態様の赤外線センサ（１；３１；４１；５１）は、第１〜第７の態様のいずれか一つとの組み合わせにより実現され得る。第８の態様では、前記検出部（２）は、基板（７）と、前記基板（７）に設けられた赤外線検出素子（８）と、前記基板（７）に前記赤外線検出素子（８）を覆うように設けられ前記窓孔（１４）が形成されたパッケージ（９）と、を有する。前記パッケージ（９）がセラミック材料で形成されている。

第９の態様の赤外線センサ（１；３１；４１；５１）は、第１〜第８の態様のいずれか一つとの組み合わせにより実現され得る。第９の態様では、前記赤外線センサ（１；３１；４１；５１）は、前記検出部（２）を回転走査する走査部と、前記走査部と前記支持部（３；３２；４２；５２）を接続する軸部（５）をさらに有した。

第１０の態様の赤外線センサ（１）は、第９の態様との組み合わせにより実現され得る。第１０の態様では、前記赤外線センサ（１）は、前記支持部（３；３２；４２；５２）に接続されたコネクタ（６）をさらに有した。

第１１の態様の赤外線センサ（１；３１）は、第１０の態様との組み合わせにより実現され得る。第１１の態様では、前記リードフレーム（４；３３）の他端がコネクタ端子（２７；３４）となっている。

第１２の態様の赤外線センサ（３１）は、第１１の態様との組み合わせにより実現され得る。第１２の態様では、前記コネクタ端子（３４）がばね構造を有している。

第１３の態様の赤外線センサ（４１；５１）は、第１〜第８の態様のいずれか一つとの組み合わせにより実現され得る。第１３の態様では、前記赤外線センサ（４１；５１）は、プリント基板（４３；５３）をさらに有する。前記支持部（３）が前記プリント基板（４３；５３）の実装面（４５）に実装されている。

第１４の態様の赤外線センサ（４１）は、第１３の態様との組み合わせにより実現され得る。第１４の態様では、前記検出部（２）の表面（１２）が前記プリント基板（４３）の前記実装面（４５）と直交していない。

第１５の態様の赤外線センサ（５１）は、第１３の態様との組み合わせにより実現され得る。第１５の態様では、前記プリント基板（５３）が貫通孔（５４）を有する。前記検出部（２）は前記窓孔（１４）が前記貫通孔（５４）を向くように前記プリント基板（５３）に実装されている。

本開示の赤外線センサ（１；３１；４１；５１）は、支持部（３；３２；４２；５２）に実装されたリードフレーム（４；３３）で検出部（２）を支持しているため、容易に赤外線センサ（１；３１；４１；５１）を実装可能となっている。

（第２の開示）
本開示は、対象物の温度を非接触で検出する赤外線センサに関する。

従来、赤外線センサをモータで回転走査することにより、広範囲の赤外線を検出する赤外線センサが知られている。（特開平１−２７７７９６号公報、特公平５−２０６５９号公報、特開平６−１０２０９７号公報、特開平８−７５５５５号公報、特許第３２４１８３５号公報、特許第３４０９４９７号公報、特許第５９００７８１号公報、及び特許第５９６７３９２号公報参照）

しかしながら、上記従来の赤外線センサでは、駆動部の上部に赤外線センサの検出部が設けられているため、赤外線センサを低背化することができないという課題があった。

本開示は、上記課題を解決し、低背化した赤外線センサを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本開示は、第１の軸の方向に設けられた駆動部と、前記駆動部と接続され前記駆動部の動力により前記第１の軸の方向と異なる方向の第２の軸の周りに回転する回転部と、前記回転部に接続され前記第２の軸の周りに回転し赤外線を検出する検出部と、を有した構成とした。

以下に、実施の形態に係る赤外線センサについて図面を用いて説明をする。なお、各図面において、同様の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。また、各実施の形態における各構成要素は矛盾のない範囲で任意に組み合わせても良い。

（実施の形態１）
以下に、実施の形態１における赤外線センサ１０１について図面を用いながら説明する。

図１４は実施の形態１の赤外線センサ１０１の正面図、図１５は同赤外線センサ１０１の側面図、図１６は同赤外線センサ１０１の上面図である。

実施の形態１の赤外線センサ１０１は、固定部１０２と、固定部１０２に固定され第１の軸１０３の周りに回転する駆動部１０４と、駆動部１０４に接続され駆動部１０４から伝達された動力により第２の軸１０５の周りに回転する回転部１０６と、回転部１０６に接続され赤外線を検出する検出部１０７と、駆動部１０４と固定部１０２を覆うケース１０８と、検出部１０７を覆うカバーと、検出部１０７の検出結果を処理する処理回路を有している。第１の軸１０３と第２の軸１０５は異なる方向を向いており、これ以降は第１の軸１０３と第２の軸１０５に直交する方向をＸ軸方向、第１の軸１０３の方向をＹ軸方向、第２の軸１０５の方向をＺ軸方向として説明する。

駆動部１０４はステッピングモータ等のモータにより構成されており、ＳＵＳ等の金属材料で形成された固定部１０２に固定されている。駆動部１０４は、ウォーム１０９を有している。回転部１０６はウォームホイール１１０を有している。回転部１０６のウォームホイール１１０は駆動部１０４のウォーム１０９と接続されており、第１の軸１０３の周りに回転したウォーム１０９の回転を第２の軸１０５の周りの回転に変換している。ウォーム１０９とウォームホイール１１０を介して伝達されたモータの動力は、回転部１０６に接続された検出部１０７を第２の軸１０５の周りに回転させる。

検出部１０７は、図１５に示すように、検出面１１１が第２の軸１０５に対してＹ軸方向から見て角度θだけ傾いて接続されている。検出部１０７は傾いて接続されていることにより、赤外線センサ１０１の視野角が広くなり、広範囲の熱画像を取得することができる。図１７は、検出部１０７の回転方向を示す図である。検出部１０７は、感温部が埋設された熱型赤外線検出器を有しており、感温部には被検出体から放射された赤外線による熱エネルギーを電気エネルギーに変換するサーモパイルにより構成される熱電変換部が用いられている。また、赤外線センサ１０１は、感温部および感温部の出力電圧を取り出すためのＭＯＳトランジスタを有したａ×ｂ個の画素部１１２（非接触赤外線検知素子）が、半導体基板の一表面側においてａ行ｂ列の２次元アレイ状に配置されており、実施の形態１における画素部１１２は８×８に構成されている。画素部１１２の配置の仕方は８×８に限らず、例えば、１６×４としても良い。画素部１１２は、図１７の様に行Ｌ方向と列Ｃ方向のどちらも回転方向に対して傾けて配置されている。画素部１１２の配置の仕方は図１７に限らず、例えば、図１８に示すように画素部１１２の列Ｃ方向の端部が行Ｌによってずれており、画素部１１２が段状に配置されるようにしても良い。

検出部１０７は駆動部１０４により回転する。検出部１０７に駆動部１０４の動力が伝達されると、検出部１０７は第２の軸１０５の周りに回転し、検出部１０７が所定の角度回転するたびに熱画像を取得する。検出部１０７が１方向に回転し終えると、反対方向に回転をする。検出部１０７の１方向への回転が完了した後、または、検出部１０７が１往復した後に、回転中に得られた熱画像を足し合わせる。熱画像を足し合わせることにより、高解像度の熱画像を得ることができる。駆動部１０４は１回の回転後の画素部１１２の検出領域が回転前の画素部１１２の検出領域と重なるように検出部１０７を回転させる。これにより、熱画像の解像度が向上する。図１７や図１８の様に画素部１１２を配置することにより、画素部１１２をアレイ上に配置して画素部１１２の行Ｌ方向又は列Ｃ方向に検出部１０７を回転させた場合よりも熱画像の解像度を向上させることができる。

図１９は駆動部１０４がケース１０８で覆われた状態の赤外線センサ１０１の側面図である。図１９では駆動部１０４はケース１０８で覆われて見えていない。ケース１０８はポリカーボネート等の樹脂材料で形成されており、固定部１０２の一部と駆動部１０４を覆っている。検出部１０７はケース１０８から露出している。駆動部１０４と検出部１０７の間にケース１０８があるため、駆動部１０４で生じた熱の検出部１０７への伝達を低減することができる。ケース１０８は、ケース１０８外側の検出部１０７と駆動部１０４の間の位置に補正板１１３が設けられている。補正板１１３はポリカーボネート等の樹脂材料で形成されている。補正板１１３の温度は熱電対等により、常時計測されている。検出部１０７は、検出部１０７の視野内に補正板１１３が入るように走査される。補正板１１３の温度は熱電対により計測されているため、補正板１１３の温度を検出部１０７で検出し、検出部１０７の出力を補正する。これにより、赤外線センサ１０１の環境温度が変化した場合でも環境温度変化による検出部１０７の出力の変化を常時補正することができる。このため、補正板１１３を設けない場合に比べ、赤外線センサ１０１の検出精度を向上させることができる。なお、補正板１１３を樹脂材料で形成しているが、銅などの金属材料で形成しても良い。

検出部１０７はカバーに覆われており、塵埃等から保護されている。カバーは透明な材料で形成されているため、カバーを設けても赤外線を検出することができる。

図２０は、赤外線センサ１０１の一部拡大断面図である。図２０はケース１０８と回転部１０６、ウォームホイール１１０の関係を示した図である。図２０に示すように、回転部１０６とケース１０８はばね１１４で接続されている。回転部１０６はばね１１４でケース１０８に抑えられているため、赤外線センサ１０１に振動が加わった場合に固定部１０２に対して回転部１０６がずれることを防止することができる。これにより、赤外線センサ１０１の検出精度が向上する。なお、ばね１１４には板ばねを用いても良い。

（実施の形態１の変形例）
図２１に実施の形態１の変形例の赤外線センサ１０１の側面図を示す。

図２１に示すように、変形例の赤外線センサ１０１は検出部１０７の検出面１１１が回転軸に対して角度を有していない。すなわち、検出面１１１がＹＺ平面状にあるように回転軸に取り付けられている。このように検出部１０７を設けることにより、検出面１１１を回転軸に対して傾けたときに比べて検出部１０７により得られた熱画像の処理を簡単に行うことができる。

（実施の形態２）
実施の形態２の赤外線センサ１２１について図面を用いながら説明する。

図２２は実施の形態２の赤外線センサ１２１の正面図、図２３は同赤外線センサ１２１の側面図、図２４は同赤外線センサ１２１の上面図、図２５は同赤外線センサ１２１のケース１０８に覆われた正面図、図２６は同赤外線センサ１２１のケース１０８に覆われた側面図である。

実施の形態２の赤外線センサ１２１は、第１の固定部１２２と、第２の固定部１２３と、第１の固定部１２２に固定され第１の軸１０３の周りに回転する駆動部１０４と、駆動部１０４と接続され第２の固定部１２３に固定された伝達部１２４と、伝達部１２４と接続され駆動部１０４から伝達された動力により第２の軸１０５の周りに回転する回転部１０６と、回転部１０６に接続され赤外線を検出する検出部１０７と、駆動部１０４と固定部１０２を覆うケース１０８と、検出部１０７を覆うカバーと、検出部１０７の検出結果を処理する処理回路を有している。

伝達部１２４は、第１の接続部１２５と第２の接続部１２６を有している。第１の接続部１２５はウォームホイールになっており、駆動部１０４のウォーム１０９と接続されている。第２の接続部１２６は歯車形状になっており、回転部１０６に設けられた歯車１２７と接続されている。第１の接続部１２５は第２の接続部１２６よりもＺ軸方向＋側に設けられており、第２の接続部１２６と検出部１０７の間に第１の接続部１２５が配置されている。これにより、実施の形態２の赤外線センサ１２１は実施の形態１の赤外線センサ１０１に比べてさらに低背化することができている。

第１の固定部１２２はＳＵＳ等の金属により形成されており、第２の固定部１２３はポリカーボネート等の樹脂材料により形成されている。このため、第２の固定部１２３の熱伝導率は第１の固定部１２２の熱伝導率よりも低い。駆動部１０４が第１の固定部１２２に固定され、伝達部１２４が第２の固定部１２３に固定されていることにより、駆動部１０４で発生した熱が伝達部１２４に伝わるのを抑制することができている。

駆動部１０４はケース１０８により覆われている。ケース１０８は伝達部１２４のＺ軸＋側と接続されており、伝達部１２４上で段差部１２８を有している。ケース１０８は段差部１２８を有していることにより、伝達部１２４を押さえつけており、段差部１２８を設けない場合に比べて、伝達部１２４をより強固に固定することができている。

検出部１０７はカバーに覆われており、塵埃等から保護されている。カバーは透明な材料で形成されているため、カバーを設けても赤外線を検出することができる。

回転部１０６とケース１０８はばね１１４で接続されている。回転部１０６はばね１１４でケース１０８に抑えられているため、赤外線センサ１０１に振動が加わった場合に固定部１０２に対して回転部１０６がずれることを防止することができる。

（まとめ）
第１の態様の赤外線センサ（１０１；１２１）は、第１の軸（１０３）の方向に設けられた駆動部（１０４）と、前記駆動部（１０４）と接続され前記駆動部（１０４）の動力により前記第１の軸（１０３）の方向と異なる方向の第２の軸（１０５）の周りに回転する回転部（１０６）と、前記回転部（１０６）に接続され前記第２の軸（１０５）の周りに回転し赤外線を検出する検出部（１０７）と、を有した。

第２の態様の赤外線センサ（１２１）は、第１の態様との組み合わせにより実現され得る。第２の態様では、前記赤外線センサ（１２１）は、前記回転部（１０６）と前記駆動部（１０４）の間に伝達部（１２４）をさらに有した。

第３の態様の赤外線センサ（１２１）は、第２の態様との組み合わせにより実現され得る。第３の態様では、前記伝達部（１２４）は、前記駆動部（１０４）と接続された第１の接続部（１２５）と、前記回転部（１０６）と接続された第２の接続部（１２６）を有する。前記第１の接続部（１２５）は前記第２の軸（１０５）の方向において前記駆動部（１０４）と前記第２の接続部（１２６）の間にある。

第４の態様の赤外線センサ（１２１）は、第２の態様との組み合わせにより実現され得る。第４の態様では、前記赤外線センサ（１２１）は、第１の固定部（１２２）と第２の固定部（１２３）をさらに備える。前記駆動部（１０４）は前記第１の固定部（１２２）に配置される。前記伝達部（１２４）は前記第２の固定部（１２３）に配置されている。

第５の態様の赤外線センサ（１２１）は、第４の態様との組み合わせにより実現され得る。第５の態様では、前記第２の固定部（１２３）の熱伝導率は前記第１の固定部（１２２）の熱伝導率よりも小さい。

第６の態様の赤外線センサ（１０１；１２１）は、第１〜第５の態様のいずれか一つとの組み合わせにより実現され得る。第６の態様では、前記検出部（１０７）の検出面（１１１）は前記第２の軸（１０５）に対して傾いている。

第７の態様の赤外線センサ（１０１）は、第１〜第６の態様のいずれか一つとの組み合わせにより実現され得る。第７の態様では、前記赤外線センサ（１０１）は、前記駆動部（１０４）を覆うケース（１０８）をさらに有する。前記検出部（１０７）は前記ケース（１０８）から露出している。

第８の態様の赤外線センサ（１０１）は、第７の態様との組み合わせにより実現され得る。第８の態様では、前記ケース（１０８）は補正板（１１３）を有している。

第９の態様の赤外線センサ（１２１）は、第１の態様との組み合わせにより実現され得る。第９の態様では、前記赤外線センサ（１２１）は、前記駆動部（１０４）を覆うケース（１０８）と、前記回転部（１０６）と前記駆動部（１０４）の間に伝達部（１２４）とをさらに有する。前記検出部（１０７）は前記ケース（１０８）から露出する。前記ケース（１０８）は、前記伝達部（１２４）の前記第２の軸（１０５）の方向の前方に段差部（１２８）を有している。

第１０の態様の赤外線センサ（１０１；１２１）は、第７〜第９の態様のいずれか一つとの組み合わせにより実現され得る。第１０の態様では、前記赤外線センサ（１０１；１２１）は、前記検出部（１０７）と前記ケース（１０８）を覆うカバーをさらに備えた。

第１１の態様の赤外線センサ（１０１；１２１）は、第７〜第１０の態様のいずれか一つのとの組み合わせにより実現され得る。第１１の態様では、前記赤外線センサ（１０１；１２１）は、前記ケース（１０８）と前記回転部（１０６）とを接続するばね（１１４）をさらに備えた。

本開示の赤外線センサ（１０１；１２１）は、駆動部（１０４）と赤外線の検出部（１０７）を回転させる回転部（１０６）とを別の構成で、かつ、回転軸が異なる構成としたことにより、低背化することができている。

（第３の開示）
本開示は、対象物の温度を非接触で検出する赤外線センサに関する。

従来、基板と、非接触で赤外線を検出する赤外線センサと、この赤外線センサをモータにより走査して広範囲な温度分布を取得することが知られている。（特開２００７−１７１０５８号公報、及び特許第６００４２４４号公報参照）

しかしながら、上記従来の赤外線センサでは、基板の下面にコネクタ部が設けられ、赤外線センサをモータと接続しようとすると設置台が必要となるため赤外線センサが大型化するという課題があった。

本開示は、上記課題を解決し、小型化可能な赤外線センサを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本開示は、赤外線を検出する検出部と、前記検出部を支持する支持部と、前記検出部を走査する走査部と、を有し、前記支持部は、平面視で前記支持部の外側に延出し前記走査部と接続される接続部を有している構成とした。

以下に、実施の形態に係る赤外線センサについて図面を用いて説明をする。なお、各図面において、同様の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。また、各実施の形態における各構成要素は矛盾のない範囲で任意に組み合わせても良い。

（実施の形態１）
以下に、実施の形態１における赤外線センサ２０１について図面を用いながら説明する。

図２７は同赤外線センサ２０１と走査部２０６の関係を示した図、図２８は実施の形態１の赤外線センサ２０１の検出部２０２の上面図、図２９は同赤外線センサ２０１の検出部２０２の下面図、図３０は同赤外線センサ２０１の検出部２０２と接続される走査部２０６の側面図、図３２は同赤外線センサ２０１の検出部２０２の側断面図、図３２は凸部２０８と凹部２０７の関係を表す図を示している。

赤外線センサ２０１は、検出部２０２と、支持部２０３と、支持部２０３に設けられた接続部２０４と、支持部２０３に設けられたコネクタ部２０５と、接続部２０４に接続され検出部２０２を回転走査する走査部２０６とを有している。支持部２０３は中空を有した枠形状に形成され、検出部２０２は支持部２０３に接続されている。接続部２０４は凹部２０７を有し、走査部２０６は凸部２０８を有し、凸部２０８が凹部２０７に挿入され、接着剤で固定されている。なお、接続部２０４に凸部２０８を形成し、走査部２０６に凹部２０７を形成しても良い。平面視で支持部２０３の外側のＸ軸方向にはコネクタ部２０５が延出している。接続部２０４は、平面視で支持部２０３の外側のＹ軸方向に延出している。ここでは、支持部２０３の中空に向かう方向を内側、中空から離れる方向を外側としている。以降の説明では、図２７におけるコネクタ部２０５（図２８参照）の延出方向をＸ軸方向、接続部２０４の延出方向をＹ軸方向、Ｘ軸とＹ軸の両方の軸と直交する方向をＺ軸方向として説明する。なお、Ｚ軸方向の＋側を前方、Ｚ軸方向の−側を後方として説明する。

検出部２０２は、基板２０９と、基板２０９に設けられた赤外線検出素子２１０と、赤外線検出素子２１０の出力を処理する処理回路２１１と、赤外線検出素子２１０と処理回路２１１とを覆うカバー２１２と、赤外線検出素子２１０と処理回路２１１とカバー２１２を覆うパッケージ２１３とを有している。基板２０９は第１の主面２１４と第１の主面２１４の裏面である第２の主面２１５を有している。赤外線検出素子２１０、処理回路２１１、カバー２１２、パッケージ２１３は第１の主面２１４に設けられている。パッケージ２１３の赤外線センサ２０１の前方には孔２１６が設けられており、孔２１６はレンズ２１７で覆われている。第２の主面２１５にはランド２１８が形成されている。ランド２１８には、コンデンサ、抵抗、インダクタ等の電子部品２１９とリードフレーム２２０がはんだ付けされている。電子部品２１９が第２の主面２１５に設けられていることにより、寄生インピーダンスの影響を低減することができる。このため、ノイズパスが低減され、センサの温度出力の安定性が向上する。また、受動部品を検出器に直接配置することで赤外線センサ２０１を小型化することができている。

赤外線検出素子２１０は、感温部が埋設された熱型赤外線検出器を有しており、感温部には被検出体から放射された赤外線による熱エネルギーを電気エネルギーに変換するサーモパイルにより構成される熱電変換部が用いられている。また、赤外線センサ２０１は、感温部および感温部の出力電圧を取り出すためのＭＯＳトランジスタを有したａ×ｂ個の画素部（非接触赤外線検知素子）が、半導体基板の一表面側においてａ行ｂ列の２次元アレイ状に配置されており、画素部は１６×４に構成されている。なお、画素部は１６×４でなくても良く、例えば、８×８としても良い。赤外線検出素子２１０はワイヤーボンディングにより基板２０９に接続されている。

パッケージ２１３はセラミック材料が用いられている。パッケージ２１３の熱膨張係数が受動部品の熱膨張係数に近いため、ランド２１８におけるはんだの熱応力耐久性が向上している。なお、はんだの熱応力耐久性を考慮しない場合、パッケージ２１３を金属材料やガラスエポキシ樹脂等のセラミック以外の材料で形成することもできる。

走査部２０６は、モータで構成されており、支持部２０３は走査部２０６によって回転軸２２１の周りに回転する。支持部２０３が回転することにより、検出部２０２が回転軸２２１の周りに回転する。検出部２０２は回転する毎に熱画像を取得する。検出部２０２は所定の角度回転し、検出部２０２の一方向への回転が完了すると反対方向への回転を開始する。検出部２０２の一方向への回転が完了したときに熱画像を足し合わせ、高解像度の熱画像を取得する。走査部２０６には凸部２０８が設けられている。凸部２０８は第１の方向２２２に延在した第１の凸部２２３と、第１の凸部２２３の中央部から第１の方向２２２と直交する第２の方向２２４に延出した第２の凸部２２５を有した、Ｔ字形状に形成されている。第１の凸部２２３と第２の凸部２２５は直方体形状に形成されている。すなわち、第１の凸部２２３の第１の方向２２２の長さＬ_Ｐ１は第１の凸部２２３の第２の方向２２４の長さＬ_Ｐ２よりも長く、第２の凸部２２５の第２の方向２２４の長さＬ_Ｐ３は第２の凸部２２５の第１の方向２２２の長さＬ_Ｐ４よりも長い。

支持部２０３は、リフロー時の耐熱性の高いＬＣＰ樹脂（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｐｏｌｙｍｅｒ：液晶ポリマー）で形成されている。支持部２０３の材料にはＬＣＰ樹脂以外の樹脂材料を用いても良いがリフロー時の耐熱性の高い材料を選択すると好適である。支持部２０３は、中空を有した枠形状に形成され、基板２０９の第２の主面２１５の外周部を支持することで検出部２０２を支持している。なお、支持部２０３は枠形状でなくても、例えば、基板２０９の外周の３辺を支持する構造としても検出部２０２を支持することができる。ただし、支持部２０３を枠形状とすることでより強固に検出部２０２を支持することができる。支持部２０３は中空を有しているため、検出部２０２の基板２０９の第２の主面２１５にランド２１８を設け、電子部品２１９とリードフレーム２２０を実装することが可能となる。支持部２０３にはリードフレーム２２０がＬＣＰ樹脂と同時成型されている。リードフレーム２２０はＸ軸方向に延在している。リードフレーム２２０はリン青銅で形成され、すずや銅、銀などでめっきされている。リードフレーム２２０ははんだ付けができればリン青銅に限定されず、鉄や銅等の鉄以外の材料で形成しても良い。

コネクタ部２０５は、支持部２０３のＸ軸方向−側に延出している。コネクタ部２０５は支持部２０３と一体に形成されている。支持部２０３に同時成型されたリードフレーム２２０がコネクタ部２０５と接続されており、コネクタ部２０５を介して、検出部２０２を電気制御用マイコンが搭載された基板２０９などの外装部品と接続可能になる。

接続部２０４は、支持部２０３のＹ軸方向−側に延出している。支持部２０３に接続部２０４とコネクタ部２０５を形成した後、支持部２０３に同時成型されたリードフレーム２２０を切断する必要があるが、接続部２０４の位置がリードフレーム２２０に近いとリードフレーム２２０の切断時に接続部２０４が干渉してしまうため、リードフレーム２２０の切断が困難となる。しかしながら、接続部２０４がＹ軸方向−側に延出しているため、リードフレーム２２０切断時に接続部２０４が干渉しない。このため、リードフレーム２２０を支持部２０３に同時成型した後に連続してリードフレーム２２０の切断を行えるため、支持部２０３を形成する工程の作業性やタクトが向上する。特に、赤外線センサ２０１では、接続部２０４が検出部２０２に対してコネクタ部２０５と直交する方向に配置されているため、支持部２０３を形成する工程の作業性とタクトがより向上し、また、支持部２０３を小型化することができる。

接続部２０４は支持部２０３と一体に形成されている。接続部２０４のＺ軸方向−側には凹部２０７が設けられている。凹部２０７は第１の方向２２２に延在した第１の凹部２２６と、第１の凹部２２６の中央部から第１の方向２２２と直交する第２の方向２２４に延出した第２の凹部２２７を有した、Ｔ字形状に形成されている。第１の凹部２２６と第２の凹部２２７は直方体形状に形成されている。すなわち、第１の凹部２２６の第１の方向２２２の長さＬ_Ｒ１は第１の凹部２２６の第２の方向２２４の長さＬ_Ｒ２よりも長く、第２の凹部２２７の第２の方向２２４の長さＬ_Ｒ３は第２の凹部２２７の第１の方向２２２の長さＬ_Ｒ４よりも長い。

ここで、第１の凸部２２３の第１の方向２２２の長さＬ_Ｐ１と第１の凹部２２６の第１の方向２２２の長さＬ_Ｒ１の差Ｌ_Ｄ１は、第１の凸部２２３の第２の方向２２４の長さＬ_Ｐ２と第１の凹部２２６の第２の方向２２４の長さＬ_Ｒ２の差Ｌ_Ｄ２よりも短い。つまり、第１の凹部２２６と第１の凸部２２３のはめあい公差が長辺側の方が短辺側よりも厳しくなるようにしている。このため、長辺側で第１の凸部２２３と第１の凹部２２６をはめ合わせることで接続部２０４と走査部２０６の位置決めをすることができ、さらに、第１の凸部２２３と第１の凹部２２６の短辺側の隙間で接着剤の流動性を確保することができる。接着剤の流動性を確保できるため、接着剤を第１の凹部２２６に確実に充填でき、支持部２０３を強固に走査部２０６に固定するとともに、第１の凹部２２６から接着剤が外部に流出することを防止することができる。また、第２の凸部２２５の第２の方向２２４の長さＬ_Ｐ３と第２の凹部２２７の第２の方向２２４の長さＬ_Ｒ３の差Ｌ_Ｄ３は、第２の凸部２２５の第１の方向２２２の長さＬ_Ｐ４と第２の凹部２２７の第１の方向２２２の長さＬ_Ｒ４の差Ｌ_Ｄ４よりも短い。つまり、第２の凹部２２７と第２の凸部２２５のはめあい公差が長辺側の方が短辺側よりも厳しくなるようにしている。これにより、支持部２０３と走査部２０６の位置決め精度を向上させ、さらに、接着剤の流動性を確保している。なお、凸部２０８と凹部２０７をＴ字形状としたが、この限りではなく、例えば、十字形状や楕円形状、３角形などの別の形状にしても良い。この場合でも、凸部２０８と凹部２０７のはめあい公差が厳しい場所と厳しくない場所を設けることで、支持部２０３の位置決めを高精度に行いつつ、接着剤の流動性も確保することができる。

このように、支持部２０３と走査部２０６を接着接続する構造とすることで、圧入構造やスナップフィット構造とした場合に比べ、接続部２０４の配置自由度を向上させることができる。これにより、セラミックで形成されたパッケージ２１３と耐熱性樹脂で形成された支持部２０３を、接続部２０４側の構造や材料に依らずにリフローはんだ実装することができる。このため、設計自由度が向上する。また、接続部２０４と接続される走査部２０６の形状によって、パッケージ２１３と走査部２０６の回転軸２２１の位置関係を容易に変更できるため、汎用性が高い構造となっている。

また、赤外線センサ２０１はパッケージ２１３を走査部２０６に電気的、物理的に接続する構造としているため、赤外線センサ２０１の信頼性が高くなっている。

（まとめ）
第１の態様の赤外線センサ（２０１）は、赤外線を検出する検出部（２０２）と、前記検出部（２０２）を支持する支持部（２０３）と、前記検出部（２０２）を走査する走査部（２０６）と、を有する。前記支持部（２０３）は、平面視で前記支持部（２０３）の外側に延出し前記走査部（２０６）と接着接続される接続部（２０４）を有している。

第２の態様の赤外線センサ（２０１）は、第１の態様との組み合わせにより実現され得る。第２の態様では、前記接続部（２０４）は第１の方向（２２２）に延在した凹部（２０７）を有する。前記走査部（２０６）は第１の方向（２２２）に延在した凸部（２０８）を有する。前記凸部（２０８）が前記凹部（２０７）に挿入され、接続されている。

第３の態様の赤外線センサ（２０１）は、第２の態様との組み合わせにより実現され得る。第３の態様では、前記凸部（２０８）の前記第１の方向（２２２）の長さ（Ｌ_Ｐ１）と前記凹部（２０７）の前記第１の方向（２２２）の長さ（Ｌ_Ｒ１）の差（Ｌ_Ｄ１）は、前記凸部（２０８）の前記第１の方向（２２２）と直交する第２の方向（２２４）の長さ（Ｌ_Ｐ２）と前記凹部（２０７）の前記第２の方向（２２４）の長さ（Ｌ_Ｒ２）の差（Ｌ_Ｄ２）よりも短い。

第４の態様の赤外線センサ（２０１）は、第２又は第３の態様との組み合わせにより実現され得る。第４の態様では、前記凹部（２０７）はＴ字形状に形成される。前記凸部（２０８）はＴ字形状に形成されている。

第５の態様の赤外線センサ（２０１）は、第１〜第４の態様のいずれか一つとの組み合わせにより実現され得る。第５の態様では、前記支持部（２０３）はコネクタ部（２０５）をさらに有する。前記コネクタ部（２０５）は前記検出部（２０２）に対して前記接続部（２０４）と異なる方向に前記支持部（２０３）から延出している。

第６の態様の赤外線センサ（２０１）は、第５の態様との組み合わせにより実現され得る。第６の態様では、前記検出部（２０２）と前記コネクタ部（２０５）を結ぶ方向は、前記検出部（２０２）と前記接続部（２０４）を結ぶ方向と直交する。

第７の態様の赤外線センサ（２０１）は、第１〜第６の態様のいずれか一つとの組み合わせにより実現され得る。第７の態様では、前記支持部（２０３）は中空を有した枠形状に形成されている。

第８の態様の赤外線センサ（２０１）は、第１〜第７の態様のいずれか一つとの組み合わせにより実現され得る。第８の態様では、前記検出部（２０２）は、基板（２０９）と、前記基板（２０９）に設けられた赤外線検出素子（２１０）と、前記赤外線検出素子（２１０）の出力を処理する処理回路（２１１）と、前記赤外線検出素子（２１０）と前記処理回路（２１１）を覆うカバー（２１２）と、を有している。

第９の態様の赤外線センサ（２０１）は、第８の態様との組み合わせにより実現され得る。第９の態様では、前記基板（２０９）は第１の主面（２１４）と、前記第１の主面（２１４）の裏面である第２の主面（２１５）を有する。前記赤外線検出素子（２１０）は前記第１の主面（２１４）に設けられる。前記第２の主面（２１５）と前記支持部（２０３）とがリードフレーム（２２０）で接続されている。

第１０の態様の赤外線センサ（２０１）は、第９の態様との組み合わせにより実現され得る。第１０の態様では、前記第２の主面（２１５）に電子部品（２１９）がさらに設けられている。

本開示の赤外線センサ（２０１）は、支持部（２０３）に設けられた凹部（２０７）で走査部（２０６）に設けられた凸部（２０８）と接続されているため、赤外線センサ（２０１）を大型化せずに走査可能になっている。

（第４の開示）
本開示は、対象物の温度を非接触で検出する赤外線センサに関する。

従来、基板と、基板に設けられた赤外線検出素子と、赤外線検出素子を覆うパッケージを有した赤外線センサが知られている。（特開２００８−１２８９１３号公報、及び特開２０１２−８００３号公報参照）

しかしながら、上記従来の赤外線センサでは、キャップを基板に接続する際にキャップにつけた接着剤の流れ出しの管理が難しいという課題があった。

本開示は、上記課題を解決し、キャップを基板に接続する際にキャップにつけた接着剤の流れ出しの管理を容易にした赤外線センサを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本開示は、第１の主面を有した基板と、前記第１の主面に設けられた赤外線検出素子と、前記第１の主面に設けられた処理回路素子と、窓孔を有したキャップと、前記赤外線検出素子と前記処理回路素子と前記キャップを覆い前記窓孔の前方にレンズが設けられたパッケージと、を有し、前記キャップは、前記第１の主面の前記処理回路素子と前記パッケージの間に設けられた第１の凹部に接続されている構成とした。

（実施の形態１）
以下に、実施の形態１における赤外線センサ３０１について図面を用いながら説明する。

図３３は実施の形態１の赤外線センサ３０１の側断面図、図３４は同赤外線センサ３０１の下面図、図３５は同赤外線センサ３０１の基板３０２の上面図を示している。

赤外線センサ３０１は、基板３０２と、基板３０２に設けられた赤外線検出素子３０３と、赤外線検出素子３０３の出力を制御する処理回路素子３０４と、窓孔３０５を有したキャップ３０６と、赤外線検出素子３０３と処理回路素子３０４とキャップ３０６を覆ったパッケージ３０７と、パッケージ３０７の開口部３０８に設けられたレンズ３０９とを有している。基板３０２は第１の主面３１０と第１の主面３１０の裏面の第２の主面３１１を有し、赤外線検出素子３０３と処理回路素子３０４とキャップ３０６は第１の主面３１０に配置されている。

以下に、赤外線センサ３０１について詳細に説明する。以下の説明では、図３３の横方向（第１の主面３１０と平行な方向）をＸ軸方向とし、第１の主面３１０の面方向でＸ軸と直交する方向をＹ軸方向とし、赤外線検出素子３０３とレンズ３０９を結ぶ方向をＺ軸方向とし、説明の便宜上、Ｚ軸方向の＋側を前方、Ｚ軸方向の−側を後方として説明するが、これに限定されるものではない。

赤外線検出素子３０３は、感温部が埋設された熱型赤外線検出器を有しており、感温部には被検出体から放射された赤外線による熱エネルギーを電気エネルギーに変換するサーモパイルにより構成される熱電変換部が用いられている。また、赤外線センサ３０１は、感温部および感温部の出力電圧を取り出すためのＭＯＳトランジスタを有したａ×ｂ個の画素部（非接触赤外線検知素子）が、半導体基板の一表面側においてａ行ｂ列の２次元アレイ状に配置されており、画素部は１６×４に構成されている。なお、画素部は１６×４でなくても良く、例えば、８×８としても良い。赤外線検出素子３０３はワイヤーボンディングにより処理回路素子３０４に接続されている。画素部のａ行はＸ軸方向に配置され、ｂ列はＹ軸方向に配置されている。

処理回路素子３０４の回路構成は、赤外線検出素子３０３の種類などに応じて適宜設計すればよい。例えば、赤外線検出素子３０３を制御する制御回路、赤外線検出素子３０３の出力電圧を増幅する増幅回路、赤外線検出素子３０３の複数の出力用のパッドに電気的に接続された複数の入力用のパッドの出力電圧を択一的に増幅回路に入力するマルチプレクサなどを備えた回路構成としても良い。処理回路素子３０４はワイヤーボンディングにより基板３０２に接続されている。

パッケージ３０７は樹脂材料で形成され、基板３０２の外周近傍の接続部３１２と接着剤で接続されている。接着剤にはエポキシ材料が用いられている。パッケージ３０７を金属材料で形成しても良いが、樹脂材料で形成することでパッケージ３０７の設計の自由度が向上することができる。パッケージ３０７は赤外線検出素子３０３の前方に開口部３０８を有し、開口部３０８を覆うようにレンズ３０９が設けられている。パッケージ３０７の内側のＸ軸方向の長さＬ_１は、第１の凹部３１４のＸ軸方向の＋側の端部と−側の端部との間の長さＬ_２よりも短い。このため、図３３に示すように、パッケージ３０７のＸ軸方向の内壁は宙に浮いた状態になっている。パッケージ３０７の内側にはテーパ３１３が設けられ、テーパ３１３から基板３０２までの距離はパッケージ３０７の内側から外側に向かって長くなる。テーパ３１３が設けられていることでパッケージ３０７を実装する際のＸ軸方向のばらつきを低減できる。なお、Ｙ軸方向についても同様にテーパを設け、テーパが宙に浮く構造とすることでパッケージ３０７の実装時のＹ軸方向のばらつきを低減することができる。

レンズ３０９は、半導体レンズからなる非球面レンズを用いており、短焦点でかつ開口径が大きいレンズ３０９でも切削加工により形成される球面レンズよりも収差を小さく出来ており、短焦点化によりパッケージ３０７の薄型化を図っている。レンズ３０９はエポキシ材料の接着剤でパッケージ３０７に接続されている。

キャップ３０６の赤外線検出素子３０３の前方には窓孔３０５が設けられている。レンズ３０９を通過してパッケージ３０７内に入射した赤外線は窓孔３０５を通過して赤外線検出素子３０３に入射する。キャップ３０６は、リン青銅で形成されている。これにより、赤外線検出素子３０３の周囲（キャップ３０６）が早く熱平衡状態になり、赤外線センサ３０１の起動ドリフトの時間の短縮することができる。キャップ３０６は赤外線検出素子３０３と処理回路素子３０４を覆うようにして設けられている。これにより、輻射ノイズの影響を低減することができるとともに、異物による検出精度の低下を防止することが出来る。また、キャップ３０６が導電性の材料で形成されていることにより、キャップ３０６の輻射ノイズに対する耐久性を向上させている。なお、リン青銅としなくても、鉄にニッケルでめっきをしたものや、ＳＵＳ等の導電性の材料により形成しても同様の効果を得ることができる。また、キャップ３０６は黒く塗装されている。これにより、赤外線がキャップ３０６に反射して赤外線検出素子３０３に入射することを防止することができ、赤外線センサ３０１の検出精度を向上することができている。

基板３０２はセラミック材料で形成されている。セラミック材料で形成することでパッケージ３０７が早く熱平衡状態になり、赤外線センサ３０１の起動ドリフトの時間を短縮することができる。赤外線センサ３０１の使用用途によってはセラミック以外の材料を用いても良い。基板３０２の第１の主面３１０には、第１の凹部３１４と第２の凹部３１５が設けられている。赤外線センサ３０１では、第２の凹部３１５は基板３０２の中央部に設けられ、第１の凹部３１４は第２の凹部３１５の外側に設けられている。第２の凹部３１５は第１の凹部３１４の内側であれば、基板３０２の中央部からずれた位置に設けられていても良い。第１の凹部３１４は基板３０２のＸ軸方向の外周近傍にＹ軸方向に延在するように設けられている。なお、第１の凹部３１４は第１の主面３１０の外周に沿うように環状になるように設けても良い。キャップ３０６は第１の凹部３１４で基板３０２と接着剤３１７で接続されている。第１の凹部３１４が設けられていることで、接着剤が第１の凹部３１４に溜まるため、基板３０２上のワイヤーボンドパッドが汚染されることを防止することができる。また、接着剤３１７によるキャップ３０６の高さばらつきを低減することができる。これにより、赤外線センサ３０１の量産性が向上する。また、接着剤３１７が第１の凹部３１４に溜まることにより接着剤３１７の糊しろ分のスペースを確保する必要がなくなるため、赤外線センサ３０１を小型化することができる。このように、第１の凹部３１４を設け、第１の凹部３１４にキャップ３０６を接続することで接着剤３１７の流れ出しの管理が容易になり、量産性が向上している。

第１の凹部３１４には、グランドパターン３１６が設けられている。キャップ３０６はグランドパターン３１６に導電性材料の、例えば、銀ペーストが接着剤３１７として接続される。キャップ３０６と接着剤３１７が導電性の材料で形成されているため、キャップ３０６とグランドパターン３１６が導通する。赤外線検出素子３０３、処理回路素子３０４がグランドパターン３１６で覆われることで輻射ノイズに対する耐久性が向上する。

第２の凹部３１５には、処理回路素子３０４が収容されている。第２の凹部３１５の深さは第１の凹部３１４の深さと同じであり、基板３０２として積層基板を用いる場合には同じ層を切削すれば容易に同じ深さの第１の凹部３１４と第２の凹部３１５を形成することができる。第１の凹部３１４と第２の凹部３１５の間には、基板３０２が切削されていない載置部３１８が設けられている。

載置部３１８には、赤外線検出素子３０３が第２の凹部３１５を覆うように配置されている。これにより、赤外線検出素子３０３が処理回路素子３０４の前方に離間して配置される。赤外線検出素子３０３と処理回路素子３０４が離間されていることにより、赤外線検出素子３０３を処理回路素子３０４に接着する必要がないため、赤外線検出素子３０３のマウント時に処理回路素子３０４の表面に傷が発生するリスクを低減することができる。これにより、量産性が向上する。また、載置部３１８と接続部３１２は切削されていないため、第２の主面３１１からの高さが等しくなっている。これにより、焦点距離のばらつきを低減することができるため、赤外線センサ３０１の光学ばらつきを低減でき、赤外線センサ３０１の検出精度を向上できる。

また、処理回路素子３０４の前方に赤外線検出素子３０３が設けられ、赤外線検出素子３０３の前方にレンズ３０９が設けられていることにより、赤外線センサ３０１に結露が生じ、レンズ３０９と赤外線検出素子３０３に水分が付着しても、処理回路素子３０４の発熱によって赤外線検出素子３０３とレンズ３０９が温まり、水分を除去することができる。これにより、赤外線センサ３０１の検出精度が向上する。

基板３０２の第２の主面３１１には、ランド３１９が設けられている。ランド３１９のうち、平面視で処理回路素子３０４と同じ位置に設けられているランド３１９はサーマルパッドとして機能する。第２の主面３１１にサーマルパッドとなるランド３１９を設けることで処理回路素子３０４の発熱を外部に放熱することができ、起動ドリフトの時間を短縮することができる。

（まとめ）
第１の態様の赤外線センサ（３０１）は、第１の主面（３１０）を有した基板（３０２）と、前記第１の主面（３１０）に設けられた赤外線検出素子（３０３）と、前記第１の主面（３１０）に設けられた処理回路素子（３０４）と、窓孔（３０５）を有したキャップ（３０６）と、前記赤外線検出素子（３０３）と前記処理回路素子（３０４）と前記キャップ（３０６）を覆ったパッケージ（３０７）と、を有する。前記キャップ（３０６）は、前記第１の主面（３１０）の前記処理回路素子（３０４）と前記パッケージ（３０７）の間に設けられた第１の凹部（３１４）に接続されている。

第２の態様の赤外線センサ（３０１）は、第１の態様との組み合わせにより実現され得る。第２の態様では、前記第１の主面（３１０）は第２の凹部（３１５）を有する。前記処理回路素子（３０４）は前記第２の凹部（３１５）に収容される。前記赤外線検出素子（３０３）は前記第２の凹部（３１５）を覆うように設けられている。

第３の態様の赤外線センサ（３０１）は、第２の態様との組み合わせにより実現され得る。第３の態様では、前記赤外線検出素子（３０３）と前記処理回路素子（３０４）は離間している。

第４の態様の赤外線センサ（３０１）は、第２又は第３の態様との組み合わせにより実現され得る。第４の態様では、前記赤外線検出素子（３０３）と前記パッケージ（３０７）は前記第１の主面（３１０）の同一平面上に配置されている。

第５の態様の赤外線センサ（３０１）は、第２〜第４の態様のいずれか一つとの組み合わせにより実現され得る。第５の態様では、前記パッケージ（３０７）はテーパ（３１３）を有している。

第６の態様の赤外線センサ（３０１）は、第１〜第５の態様のいずれか一つとの組み合わせにより実現され得る。第６の態様では、前記第１の主面（３１０）はグランドパターン（３１６）を有する。前記キャップ（３０６）は導電性材料で形成される。前記キャップ（３０６）と前記グランドパターン（３１６）が導電性接着剤（３１７）で接続されている。

第７の態様の赤外線センサ（３０１）は、第１〜第６の態様のいずれか一つとの組み合わせにより実現され得る。第７の態様では、前記基板（３０２）は前記第１の主面（３１０）の裏面の第２の主面（３１１）を有する。前記第２の主面（３１１）にランド（３１９）が設けられている。

第８の態様の赤外線センサ（３０１）は、第７の態様との組み合わせにより実現され得る。第８の態様では、前記ランド（３１９）は平面視で前記処理回路素子（３０４）と重なっている。

第９の態様の赤外線センサ（３０１）は、第１〜第８の態様のいずれか一つとの組み合わせにより実現され得る。第９の態様では、前記キャップ（３０６）が黒化処理されている。

第１０の態様の赤外線センサ（３０１）は、第１〜第９の態様のいずれか一つとの組み合わせにより実現され得る。第１０の態様では、前記パッケージ（３０７）は樹脂で形成されている。

第１１の態様の赤外線センサ（３０１）は、第１〜第１０の態様のいずれか一つとの組み合わせにより実現され得る。第１１の態様では、前記キャップ（３０６）はリン青銅で形成されている。

第１２の態様の赤外線センサ（３０１）は、第１〜第１１の態様のいずれか一つとの組み合わせにより実現され得る。第１２の態様では、前記基板（３０２）はセラミックで形成されている。

本開示の赤外線センサ（３０１）は、基板（３０２）の第１の主面（３１０）に第１の凹部（３１４）を設け、キャップ（３０６）が第１の凹部（３１４）に接続される構成としたことで接着剤（３１７）の流れ出し管理を容易にできる。

第１の開示は、赤外線センサを容易に実装することができるため、人の温度に応じて制御の仕方を変更する空調制御装置等に有用である。

第２の開示は、赤外線センサを低背化することができるため、人の温度に応じて制御の仕方を変更する空調制御装置等に有用である。

第３の開示は、赤外線センサを小型化しつつ、回転走査可能に構成することができるので、空調制御装置等に有用である。

第４の開示は、キャップを基板に接続する際にキャップ接着剤の流れ出しの管理を容易にし、赤外線センサの量産性を向上させることができるため、特に、人の温度に応じて制御の仕方を変更する空調制御装置等に有用である。

１、３１、４１、５１ 赤外線センサ
２ 検出部
３、３２、４２、５２ 支持部
４、３３ リードフレーム
５ 軸部
６ コネクタ
７ 基板
８ 赤外線検出素子
９ パッケージ
１０ 処理回路
１１ カバー
１２ 表面
１３ 裏面
１４ 窓孔
１５ レンズ
１６ 第１の主面
１７ 第２の主面
１８ ランド
１９ 受動部品
２０ 側面
２１ 第１の壁部
２２ 第２の壁部
２３ 第３の壁部
２４ 第４の壁部
２５ 回転軸
２６ 凸部
２７、３４ コネクタ端子
３５ 第２の支持部
３６ アパーチャ
３７ ばね部
４３、５３ プリント基板
４４ ＭＣＵ
４５ 実装面
５４ 貫通孔
１０１、１２１ 赤外線センサ
１０２ 固定部
１０３ 第１の軸
１０４ 駆動部
１０５ 第２の軸
１０６ 回転部
１０７ 検出部
１０８ ケース
１０９ ウォーム
１１０ ウォームホイール
１１１ 検出面
１１２ 画素部
１１３ 補正板
１１４ ばね
１２２ 第１の固定部
１２３ 第２の固定部
１２４ 伝達部
１２５ 第１の接続部
１２６ 第２の接続部
１２７ 歯車
１２８ 段差部
２０１ 赤外線センサ
２０２ 検出部
２０３ 支持部
２０４ 接続部
２０５ コネクタ部
２０６ 走査部
２０７ 凹部
２０８ 凸部
２０９ 基板
２１０ 赤外線検出素子
２１１ 処理回路
２１２ カバー
２１３ パッケージ
２１４ 第１の主面
２１５ 第２の主面
２１６ 孔
２１７ レンズ
２１８ ランド
２１９ 電子部品
２２０ リードフレーム
２２１ 回転軸
２２２ 第１の方向
２２３ 第１の凸部
２２４ 第２の方向
２２５ 第２の凸部
２２６ 第１の凹部
２２７ 第２の凹部
３０１ 赤外線センサ
３０２ 基板
３０３ 赤外線検出素子
３０４ 処理回路素子
３０５ 窓孔
３０６ キャップ
３０７ パッケージ
３０８ 開口部
３０９ レンズ
３１０ 第１の主面
３１１ 第２の主面
３１２ 接続部
３１３ テーパ
３１４ 第１の凹部
３１５ 第２の凹部
３１６ グランドパターン
３１７ 接着剤
３１８ 載置部
３１９ ランド

Claims (14)

1. 検出部と、
   リードフレームが一体成型された支持部と、を備え、
   前記検出部は、基板と、前記基板に設けられて赤外線を検出する赤外線検出素子と、前記基板に設けられた処理回路と、表面に窓孔を有し前記赤外線検出素子を覆うように前記基板に設けられたパッケージと、前記基板の裏面に設けられたランドとを備え、
   前記支持部は、前記検出部の側面を囲むように筒状に構成されており、
   前記リードフレームは、一端が前記支持部の内側に延出するように前記支持部に一体成型されており、
   前記リードフレームの前記一端が前記ランドに接続されている
   赤外線センサ。
2. 前記リードフレームは前記検出部の前記裏面にはんだで接続されている
   請求項１に記載の赤外線センサ。
3. 前記支持部は、前記支持部の内側に突出した凸部を有している
   請求項１または２に記載の赤外線センサ。
4. 前記支持部は、前記検出部の表面方向に突出したアパーチャを有している
   請求項１〜３のいずれかに記載の赤外線センサ。
5. 前記支持部の外側に第２の支持部をさらに有し、
   前記リードフレームが、前記支持部と前記第２の支持部の間にばね部を有している
   請求項１〜４のいずれかに記載の赤外線センサ。
6. 前記支持部は樹脂材料で形成されている
   請求項１〜５のいずれかに記載の赤外線センサ。
7. 前記パッケージがセラミック材料で形成されている
   請求項１〜６のいずれかに記載の赤外線センサ。
8. 前記検出部を回転走査する走査部と、
   前記走査部と前記支持部を接続する軸部をさらに有した
   請求項１〜７のいずれかに記載の赤外線センサ。
9. 前記支持部に接続されたコネクタをさらに有した
   請求項８に記載の赤外線センサ。
10. 前記リードフレームの他端がコネクタ端子となっている
    請求項９に記載の赤外線センサ。
11. 前記コネクタ端子がばね構造を有している
    請求項１０に記載の赤外線センサ。
12. プリント基板をさらに有し、
    前記支持部が前記プリント基板の実装面に実装されている
    請求項１〜７のいずれかに記載の赤外線センサ。
13. 前記検出部の表面が前記プリント基板の前記実装面と直交していない
    請求項１２に記載の赤外線センサ。
14. 前記プリント基板が貫通孔を有し、
    前記検出部は前記窓孔が前記貫通孔を向くように前記プリント基板に実装されている
    請求項１２に記載の赤外線センサ。

Images