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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而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，作为非接触探测根据辐射从测定对象物发射的红外线来测定测定对象物的温度的温度传感器，使用红外线传感器。例如，在专利文献1中提出有以下红外线传感器，其具备树脂薄膜，设置于保持体上；红外线探测用热敏元件，设置于该树脂薄膜上且通过保持体的导光部探测红外线； 以及温度补偿用热敏元件，以遮光状态设置于树脂薄膜且探测保持体的温度。在该红外线传感器中，在导光部的内侧面形成红外线吸收膜的同时，使树脂薄膜含有碳黑等红外线吸收材料来提高红外线的吸收。另外，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，在专利文献2中提出有以下红外线检测器，其具备红外线探测用热敏元件；温度补偿用热敏元件；树脂薄膜，紧密固定这些元件；以及箱，具有在红外线的入射窗侧配置红外线探测用热敏元件的同时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。在该红外线检测器中，使树脂薄膜含有碳黑等红外线吸收材料来提高红外线的吸收的同时，为了消除红外线探测用热敏元件和温度补偿用热敏元件的热梯度，用热传导好的材料形成框体。并且，红外线探测用热敏元件和温度补偿用热敏元件采用导线连接于热敏电阻的松叶形的热敏电阻。专利文献1 日本专利公开2002-156^4号公报(段落号0(^6，图2)专利文献2 日本专利公开平7460579号公报(权利要求，图2)上述以往的技术中留有以下课题。S卩，在专利文献1及2的红外线传感器中，采用使树脂薄膜含有碳黑等红外线吸收材料的同时对另一个热敏元件侧以温度补偿用进行遮光的结构，但是存在含有红外线吸收材料的树脂薄膜的热传导高、难以在红外线探测用和温度补偿用的热敏元件之间产生温度差之类的问题。并且为了在这些热敏元件之间增大温度差，需要加大热敏元件之间的距离， 存在整体形状变大，难以小型化的问题。而且，因为有必要将遮光温度补偿用的热敏元件的结构设置在箱本身上，所以变得高价。另外，在专利文献2中，因为采用了热传导好的框体，所以存在，来自红外线吸收膜的热也被放热而灵敏度劣化的问题。并且，由于是连接有导线的松叶形，所以在热敏电阻和导线之间产生热的空间传导。另外，为松叶形或芯片形的热敏电阻时，存在变成斑点计量，并在树脂薄膜上产生温度的面内分布时产生测定误差的问题。

发明内容
本发明是鉴于所述课题而完成的，其目的在于提供一种红外线传感器，在红外线探测用和温度补偿用的热敏元件之间得到温度差的同时可小型化，且具有廉价的结构。本发明为了解决所述课题采用了以下结构。即，本发明的红外线传感器的特征在于，具备有绝缘性薄膜；第1热敏元件及第2热敏元件，在该绝缘性薄膜的一个面上相互分开设置；多对导电性配线膜，形成于所述绝缘性薄膜的一个面且分别连接于所述第1热敏元件或所述第2热敏元件；红外线吸收膜，与所述第1热敏元件对置而设置于所述绝缘性薄膜的另一个面；以及红外线反射膜，与所述第2热敏元件对置而设置于所述绝缘性薄膜的另一个面。在该红外线传感器中，具备有红外线吸收膜，与第1热敏元件对置而设置于绝缘性薄膜的另一个面；红外线反射膜，与第2热敏元件对置而设置于绝缘性薄膜的另一个面， 所以通过基于红外线吸收膜的局部的红外线吸收和基于红外线反射膜的局部的红外线反射，可以在薄且热传导性低的绝缘性薄膜上得到第1热敏元件和第2热敏元件的良好的温度差。S卩，即便是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，也能够通过红外线吸收膜使基于红外线吸收的热仅传导至绝缘性薄膜的第1热敏元件的直上方部分。尤其是，因夹着较薄的绝缘性薄膜传导红外线吸收膜的热，所以无灵敏度劣化，具有高响应性。并且，因为可任意设定红外线吸收膜的面积，所以能够以面积设定配合与测定对象物的距离的红外线检测的视角，并能够得到高的受光效率。并且，能够通过红外线反射膜反射绝缘性薄膜的第2热敏元件的直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有红外线吸收膜和红外线反射膜，所以传导红外线吸收膜与红外线反射膜之间的热的介质除了空气以外仅成为这些膜所对置之间的绝缘性薄膜，所传导的截面积变小。因此，不易向相互的热敏元件导热，干扰变小而提高检测灵敏度。如此，在低热传导性的绝缘性薄膜上互相抑制热影响的第1热敏元件和第2热敏元件具有分别测定红外线吸收膜的直下方和红外线反射膜的直下方的绝缘性薄膜的局部温度的结构。因此，能够得到成为红外线探测用的第1热敏元件和成为温度补偿用的第2 热敏元件的良好的温度差，从而谋求高灵敏度化。另外，由于第1热敏元件和第2热敏元件的热耦合低，所以也可互相靠近配置，且能够谋求整体的小型化。另外，由于不是基于框体或箱的遮光结构，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。并且，即使红外线吸收膜及红外线反射膜由导电性材料构成，由于确保了夹着绝缘性薄膜设置的第1热敏元件及第2热敏元件的绝缘，所以不拘于膜的绝缘性可以选择效率好的材料。另外，由于在绝缘性薄膜上设置有薄且热传导性低的配线膜，所以如以往能够防止与由导线与热敏电阻之间的空间传导引起的其他部位的热耦合。另外，本发明的红外线传感器的特征在于，所述第1热敏元件及所述第2热敏元件为成膜于所述绝缘性薄膜的一个面的薄膜热敏电阻。S卩，在该红外线传感器中，由于第1热敏元件及第2热敏元件为成膜于绝缘性薄膜的一个面的薄膜热敏电阻，所以与松叶形或芯片形的热敏电阻相比能够扩大检测面积的同时，容易设成与红外线吸收膜及红外线反射膜对应的面积或形状，不易产生由面内分布引起的测定误差。并且，由于是薄膜热敏电阻，所以热容量小，得到更高的响应性。另外，整体为基于绝缘性薄膜、红外线吸收膜、红外线反射膜、配线膜及薄膜热敏电阻的多层膜的层叠结构，所以机械强度变高的同时抑制重量增加，且能够提高耐振动性。另外，本发明的红外线传感器的特征在于，具备筐体，该筐体固定于所述绝缘性薄膜的一个面而支承该绝缘性薄膜，在该筐体中设置有第1容纳部和第2容纳部，这些容纳部分别各自容纳所述第1热敏元件及所述第2热敏元件的同时，用热传导率低于所述绝缘性薄膜的材料覆盖。即，在该红外线传感器中，通过第1容纳部及第2容纳部分别各自容纳第1热敏元件及第2热敏元件的同时，用热传导率低于绝缘性薄膜的材料覆盖，所以能够进一步抑制第1热敏元件与第2热敏元件之间的热传导。另外，本发明的红外线传感器的特征在于，所述热传导率低的材料为发泡树脂。即，在该红外线传感器中，作为上述热传导率低的材料采用发泡树脂，所以通过作为热传导率低的树脂的发泡树脂密封第1热敏元件和第2热敏元件，能够更有效地防止相互的热耦合。另外，本发明的红外线传感器的特征在于，所述绝缘性薄膜由红外线透射性薄膜形成。即，在该红外线传感器中，由于绝缘性薄膜由红外线透射性薄膜形成，所以极力抑制由红外线吸收膜及红外线反射膜周围的绝缘性薄膜本身引起的红外线吸收，能够降低因来自周围的热传导影响热敏元件的现象。发明效果根据本发明得到以下效果。S卩，根据本发明所涉及的红外线传感器，由于具备有红外线吸收膜，与第1热敏元件对置而设置于绝缘性薄膜的另一个面；红外线反射膜，与第2热敏元件对置而设置于绝缘性薄膜的另一个面，所以能够得到第1热敏元件与第2热敏元件的良好的温度差，能够谋求高灵敏度化的同时，可小型且廉价地制作。


图1是表示本发明所涉及的红外线传感器的第1实施方式的立体图。图2是第1实施方式中表示红外线传感器的正视图。图3是表示本发明所涉及的红外线传感器的第2实施方式的剖面图。图4是第2实施方式中表示红外线传感器的分解立体图。图5是表示本发明所涉及的红外线传感器的第3实施方式的立体图。图6是图5的A-A线向视剖面图和B-B线向视剖面图。符号说明1、21、31_红外线传感器，2-绝缘性薄膜，3A、23A_第1热敏元件，3B、23B_第2热敏元件，4-配线膜，5-红外线吸收膜，6-红外线反射膜，27-筐体，27a-第1容纳部，27b-第 2容纳部，38-发泡树脂。
以下，参照图1和图2说明本发明所涉及的红外线传感器的第1实施方式。另外， 在用于以下说明的各图中，为了将各部件设为可识别或容易识别的大小而适当变更了比例尺。如图1及图2所示，本实施方式的红外线传感器1具备有绝缘性薄膜2 ；第1热敏元件3A及第2热敏元件:3B，在该绝缘性薄膜2的一个面(下面)相互分开设置；多对导电性配线膜4，在绝缘性薄膜2的一个面用铜箔等图案形成，且分别连接于第1热敏元件3A 及第2热敏元件:3B ；红外线吸收膜5，与第1热敏元件3A对置而设置于绝缘性薄膜2的另一个面(上面)；以及红外线反射膜6，与第2热敏元件;3B对置而设置于绝缘性薄膜2的另一个面。S卩，上述红外线吸收膜5配设于第1热敏元件3A的直上方的同时，上述红外线反射膜6配设于第2热敏元件:3B的直上方。上述绝缘性薄膜2由红外线透射性薄膜形成。另外，在本实施方式中，绝缘性薄膜 2由聚酰亚胺树脂片形成。上述第1热敏元件3A及第2热敏元件:3B为在两端部形成有端子电极3a的芯片热敏电阻。作为该热敏电阻有NTC型、PTC型、CTR型等热敏电阻，但在本实施方式中，作为第1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。另外，这些第1热敏元件3A及第2热敏元件3B使各端子电极3a接合于配线膜4上而安装于绝缘性薄膜2。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， 由包含碳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%二氧化硅的硼硅玻璃膜等)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。而且，从吸收红外线且发热的红外线吸收膜5通过绝缘性薄膜2的热传导，使直下方的第1热敏元件3A的温度发生变化。该红外线吸收膜5形成为用大于第1热敏元件3A的尺寸覆盖第1热敏元件。上述红外线反射膜6由具有高于绝缘性薄膜2的红外线发射率的材料形成，例如， 由镜面的铝蒸镀膜或铝箔等形成。该红外线反射膜6形成为用大于第2热敏元件:3B的尺寸覆盖第2热敏元件。如此，由于本实施方式的红外线传感器1具备有红外线吸收膜5，与第1热敏元件3A对置而设置于绝缘性薄膜2的另一个面；以及红外线反射膜6，与第2热敏元件:3B对置而设置于绝缘性薄膜2的另一个面，所以通过基于红外线吸收膜5的局部的红外线吸收和基于红外线反射膜6的局部的红外线反射，能够在薄且热传导性低的绝缘性薄膜2上得到第1热敏元件3A与第2热敏元件:3B的良好的温度差。S卩，如图2所示，即使是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2，也能通过红外线吸收膜5使基于红外线吸收的热仅传导至绝缘性薄膜2的第1热敏元件3A的直上方部分。尤其是，因为夹着薄的绝缘性薄膜2来传导红外线吸收膜5的热， 所以无灵敏度劣化，具有高响应性。并且，因为可任意设定红外线吸收膜5的面积，所以能够以面积设定配合于测定对象物的距离的红外线检测的视角，并能够得到高的受光效率。并且，可通过红外线反射膜6反射绝缘性薄膜2的第2热敏元件:3B的直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2上形成有红外线吸收膜5和红外线反射膜6，所以传导红外线吸收膜5与红外线反射膜6之间的热的介质除了空气以外仅成为这些膜所对置之间的绝缘性薄膜2，所传导的截面积变小。因此，不易向相互的热敏元件导热，干扰变小而提高检测灵敏度。如此，在低热传导性的绝缘性薄膜2上互相抑制热影响的第1热敏元件3A和第2 热敏元件3B具有分别测定红外线吸收膜5的直下方与红外线反射膜6的直下方的绝缘性薄膜2的局部温度的结构。因此，能够得到成为红外线探测用的第1热敏元件3A和成为温度补偿用的第2热敏元件:3B的良好的温度差，从而谋求高灵敏度化。并且，由于第1热敏元件3A和第2热敏元件:3B的热耦合低，所以也可互相靠近配置，且能够谋求整体的小型化。另外，由于不是基于框体或箱的遮光结构，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。并且，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，由于确保了夹着绝缘性薄膜2而设置的第1热敏元件3A及第2热敏元件:3B的绝缘，所以不拘于膜的绝缘性可以选择效率好的材料。另外，由于在绝缘性薄膜2上设置有薄且热传导性低的配线膜4，所以如以往能够防止与由导线与热敏电阻之间的空间传导引起的其他部位的热耦合。并且，由于绝缘性薄膜2由红外线透射性薄膜形成，所以极力抑制由红外线吸收膜5及红外线反射膜6周围的绝缘性薄膜2本身引起的红外线吸收，能够降低因来自周围的热传导影响第1热敏元件3A及第2热敏元件:3B的现象。接着，以下参照图3至图6对本发明所涉及的红外线传感器的第2实施方式及第 3实施方式进行说明。另外，在以下实施方式的说明中，对在上述实施方式中说明的同一的构成要素附加同一符号，省略其说明。第2实施方式与第1实施方式的不同点为如下在第1实施方式中，采用了芯片热敏电阻的第1热敏元件3A及第2热敏元件3B，与此相反，如图3及图4所示，第2实施方式的红外线传感器21中，第1热敏元件23A及第2热敏元件23B由薄膜热敏电阻形成。并且，在第2实施方式的红外线传感器21中，具备固定于绝缘性薄膜2的一个面而支承该绝缘性薄膜2的筐体27，在该筐体27设置有第1容纳部27a及第2容纳部27b， 这些容纳部分别各自容纳第1热敏元件23A及第2热敏元件23B的同时，用热传导率低于绝缘性薄膜2的空气覆盖，这点与第1实施方式不同。上述薄膜热敏电阻具备有复合金属氧化物膜(热敏电阻薄膜)23a，例如由Mn-Co 系复合金属氧化物(例如，Mn3O4-Co3O4系复合金属氧化物)或在Mn-Co系复合金属氧化物中包含Ni、Fe、Cu的至少一种的复合金属氧化物(例如，Mn3O4-Co3O4-Fii2O3系复合金属氧化物)构成；以及梳形电极等电阻测定用的金属电极23b，形成于该复合金属氧化物膜上且连接于配线膜4。并且，作为该薄膜热敏电阻的第1热敏元件23A及第2热敏元件2 分别设定为与相对置的红外线吸收膜5及红外线反射膜6对应的大小及形状。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，以免绝缘性薄膜2的热放热至必要以上。
并且，上述第1容纳部27a及第2容纳部27b为分别对应于第1热敏元件23A及第2热敏元件2 的位置形成的截面矩形状的孔部，以在内部密封空气的状态，用绝缘性薄膜2堵塞开口部。如此，在第2实施方式的红外线传感器21中，由于第1热敏元件23A及第2热敏元件2 为成膜于绝缘性薄膜2的一个面的薄膜热敏电阻，所以与松叶形或芯片形的热敏电阻相比，能够扩大检测面积的同时，容易设成与红外线吸收膜5及红外线反射膜6对应的面积或形状，不易产生由面内分布引起的测定误差。并且，由于是薄膜热敏电阻，所以得到热容量小且更高的响应性。而且，由于除筐体27以外的整体为基于绝缘性薄膜2、红外线吸收膜5、红外线反射膜6，配线膜4及薄膜热敏电阻(第1热敏元件23A及第2热敏元件23B)的多层膜的层叠结构，所以机械强度变高的同时，抑制重量增加，且能够提高耐振动性。并且，通过第1容纳部27a及第2容纳部27b分别各自容纳第1热敏元件23A及第2热敏元件2 的同时，用热传导率低于绝缘性薄膜2的空气覆盖它们，所以能够进一步抑制第1热敏元件23A与第2热敏元件2 之间的热传导。接着，第3实施方式与第2实施方式的不同点为如下在第2实施方式中，在第1 容纳部27a及第2容纳部27b内密封空气，与此相反，如图5及图6所示，在第3实施方式的红外线传感器31中，在第1容纳部27a及第2容纳部27b内填充有热传导率低于绝缘性薄膜2的发泡树脂38，用该发泡树脂38覆盖第1热敏元件3A及第2热敏元件!3B。另外，在第3实施方式的红外线传感器31中，分别作为第1热敏元件3A及第2热敏元件:3B采用芯片热敏电阻，这点也与第2实施方式不同。如此，在第3实施方式的红外线传感器31中，由于采用发泡树脂38作为上述热传导率低的材料，所以可通过作为热传导率低的树脂的发泡树脂38密封第1热敏元件3A和第2热敏元件:3B，更有效地防止互相热耦合。另外，本发明的技术范围不限定于上述各实施方式，在不脱离本发明的宗旨的范围内可以添加各种变更。例如，在第2实施方式中，用筐体支承绝缘性薄膜，但在第1热敏元件及第2热敏元件采用了薄膜热敏电阻，所以除筐体以外的整体根据膜的层叠结构具有柔软性，从这考虑也可以设为不用筐体支承，而是整体为薄膜状或带状的红外线传感器。此时，由于红外线传感器薄且轻量的同时，具有柔软性，所以在狭窄的空间或弯曲的部位也可容易设置。并且，作为热敏元件，如上所述使用薄膜热敏电阻或芯片热敏电阻，但除了热敏电阻以外也可以采用热电元件等。
权利要求
1.一种红外线传感器，其特征在于，具备有 绝缘性薄膜；第1热敏元件及第2热敏元件，在该绝缘性薄膜的一个面上相互分开设置； 多对导电性配线膜，形成于所述绝缘性薄膜的一个面且分别连接于所述第1热敏元件或所述第2热敏元件；红外线吸收膜，与所述第1热敏元件对置而设置于所述绝缘性薄膜的另一个面；以及红外线反射膜，与所述第2热敏元件对置而设置于所述绝缘性薄膜的另一个面。
2.如权利要求1所述的红外线传感器，其特征在于，所述第1热敏元件及所述第2热敏元件为成膜于所述绝缘性薄膜的一个面的薄膜热敏电阻。
3.如权利要求1或2所述的红外线传感器，其特征在于，具备筐体，固定于所述绝缘性薄膜的一个面而支承该绝缘性薄膜， 在筐体中设置有第1容纳部及第2容纳部，分别各自容纳所述第1热敏元件及所述第 2热敏元件的同时，用热传导率低于所述绝缘性薄膜的材料覆盖。
4.如权利要求3所述的红外线传感器，其特征在于， 所述热传导率低的材料为发泡树脂。
5.如权利要求1所述的红外线传感器，其特征在于， 所述绝缘性薄膜由红外线透射性薄膜形成。
全文摘要
本发明提供一种红外线传感器，其在红外线探测用和温度补偿用的热敏元件之间得到高温度差的同时能够小型化，且具有廉价的结构。该红外线传感器具备有绝缘性薄膜(2)；第1热敏元件(3A)及第2热敏元件(3B)，在该绝缘性薄膜(2)的一个面上相互分开设置；多对导电性配线膜(4)，形成于绝缘性薄膜(2)的一个面且分别连接于第1热敏元件(3A)及第2热敏元件(3B)；红外线吸收膜(5)，与第1热敏元件(3A)对置而设置于绝缘性薄膜(2)的另一个面；以及红外线反射膜(6)，与第2热敏元件(3B)对置而设置于绝缘性薄膜(2)的另一个面。
文档编号G01J5/20GK102478432SQ20101058843
公开日2012年5月30日 申请日期2010年11月30日 优先权日2010年11月30日
发明者中村贤蔵, 石川元贵, 长友宪昭 申请人:三菱综合材料株式会社