JP2007171058A

JP2007171058A - 赤外線検出器

Info

Publication number: JP2007171058A
Application number: JP2005371067A
Authority: JP
Inventors: Makoto Taniguchi; 良谷口; Masayuki Shiomi; 正行塩見; Osamu Watanabe; 治渡辺; Akihiro Yanai; 昭宏谷内; Makoto Sato; 信佐藤
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2005-12-22
Filing date: 2005-12-22
Publication date: 2007-07-05

Abstract

【課題】低背化を実現した低コストの赤外線検出器を提供する。
【解決手段】赤外線検出器Ａは、赤外線受光素子２０、赤外線受光素子２０の信号処理回路を集積化したＩＣ部品２１および外付けの電子部品２２を実装したプリント配線板１０と、プリント配線板１０の部品実装部位を少なくとも封入する金属ケース１と、赤外線受光素子２０の受光面に対向する金属ケース１の部位に設けた開口窓５に取着される赤外線透過フィルタ６とを備え、ＩＣ部品２１は、プリント配線板１０に形成された貫通孔１３から露出する裏板４の部位にダイボンディングされ、プリント配線板１０の表面に設けたボンディングパッドとＩＣ部品２１のボンディングパッドとの間は金属細線よりなるボンディングワイヤを介して導通させている。
【選択図】図１

Description

本発明は、赤外線検出器に関するものである。

従来より、図８（ａ）（ｂ）に示すように焦電型の赤外線受光素子２０と、赤外線受光素子２０の信号処理回路を集積化したＩＣ部品２１と、外付け電子部品とを立体回路成形基板（ＭＩＤ）３０に実装した縦型の実装構造体３１をステム３２上に立設し、金属キャップ３３で覆った構造の赤外線検出器が提供されている（例えば特許文献１参照）。
特許第３２１１０７４号公報

上記構成の赤外線検出器は、ステム３２上に縦型の実装構造体３１を立設しているため高背であり、壁面に取り付けて使用する電気機器に組み込んだ場合、赤外線検出器の組込部分が突出してデザイン性が損なわれるという問題があった。

また立体回路成形基板３０を使用しているため、製造工程が複雑になり、コスト高を招くという問題があった。

本発明は上記問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、低背化を実現した低コストの赤外線検出器を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、赤外線受光素子と、赤外線受光素子の信号処理回路を集積化したＩＣ部品と、前記赤外線受光素子と外付けの電子部品とを少なくとも実装したプリント配線板と、前記プリント配線板の部品実装部位を少なくとも封入する金属ケースと、前記赤外線受光素子の受光面に対向する前記金属ケースの部位に設けた開口窓に取着される赤外線透過フィルタとを備え、前記ＩＣ部品が、前記プリント配線板の表面に設けた凹部、又は、前記プリント配線板に形成された貫通孔の何れかに配置され、プリント配線板の表面に設けたボンディングパッドとＩＣ部品のボンディングパッドとの間を金属細線よりなるボンディングワイヤを介して導通させたことを特徴とする。

本発明によれば、プリント配線板に、赤外線受光素子と外付けの電子部品とが実装されているので、製造工程が簡単で製造コストを低減できるとともに、低背化を実現でき、そのうえＩＣ部品はプリント配線板の凹部又は貫通孔の何れかに配置されているので、凹部の深さ又はプリント配線板の厚み分だけ、赤外線検出器の厚さを薄くでき、更なる低背化が図られるという効果がある。しかも、プリント配線板の部品実装部位が金属ケースの内部に封入されているので、電気的な外来ノイズに対する耐ノイズ性が向上して、信頼性が向上するという効果もある。

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

（実施形態１）
本発明の実施形態１を図１〜図３に基づいて説明する。図１（ａ）は本実施形態の赤外線検出器Ａの分解斜視図、図１（ｂ）は表板３を外した状態の斜視図であり、金属製のケース１の内部に、赤外線受光素子２０と、赤外線受光素子２０の信号処理回路を集積化したＩＣ部品２１と、外付けの電子部品２２とを実装したプリント配線板１０を収納して構成されている。ここに赤外線検出器Ａは、例えば検知エリア内の人体から放射される赤外線を焦電型の赤外線受光素子２０で検出することにより、検知エリアにおける人の存否を検出するためのもので、ＩＣ部品２１には赤外線受光素子２０の検出出力を信号処理して、人の存否を示す人体検出信号を出力する回路が形成されている。

ケース１は、四角枠状の枠体２と、枠体２の表側および裏側の開口部を閉塞するようにして枠体２にそれぞれ取着される金属製の表板３および裏板４とで構成される。表板３には、赤外線受光素子２０が対向する部位に開口窓５を形成してあり、この開口窓５に赤外線に対して透光性を有する板状の赤外線透過フィルタ６が取着されている。而して赤外線透過フィルタ６を通してケース１内部に入射した赤外光が赤外線受光素子２０の受光面に入射されるのである。

一方、プリント配線板１０は、略矩形状の部品実装部１１の一辺から幅狭の突出部１２が突出して、平面視の形状が略凸型に形成されており、裏板４の表面に接着剤を用いて接着固定される。突出部１２の先端側は裏板４の外側に突出しており、枠体２の下側面に設けた切欠７を通してケース１の外部に突出する。そして、突出部１２においてケース１の外側に露出する部位にリード端子２３が実装されている。

このプリント配線板１０の表面（表板３側の面）には、赤外線受光素子２０や外付けの電子部品２２が実装されている。またプリント配線板１０の中央部にはＩＣ部品２１が挿入される貫通孔１３を形成してあり、この貫通孔１３から露出する裏板４の部位にＩＣ部品２１をダイボンディングして、プリント配線板１０の表面に設けたボンディングパッドとＩＣ部品２１のボンディングパッドとの間を金属細線よりなるボンディングワイヤ（図示せず）を介して導通してある。またプリント配線板１０には、赤外線受光素子２０の実装部位に赤外線受光素子２０よりも平面形状の小さい貫通孔１４を形成してあり、赤外線受光素子２０は、プリント配線板１０において貫通孔１４の両側縁の間に橋架するように実装されている。

次に、この赤外線検出器Ａの製造工程を図２および図３を参照して説明する。先ず裏板４の表面にエポキシ系の接着剤１５と銀ペースト１６とを塗布して（図２（ａ）参照）、裏板４の表面にプリント配線板１０を載置し、接着剤１５を硬化させてプリント配線板１０を裏板４に接着固定する（図２（ｂ）参照）。この時プリント配線板１０の裏面に設けた接地パターン（図示せず）が銀ペースト１６を介して金属製の裏板４に導通される。

そして、プリント配線板１０の貫通孔１３から露出する裏板４の部位にダイボンディングペースト１７を塗布した後（図２（ｃ）参照）、貫通孔１３を通してプリント配線板１０にＩＣ部品２１をダイボンディングし、ダイボンディングペースト１７を硬化させてＩＣ部品２１をプリント配線板１０に固定し、プリント配線板１０のボンディングパッドとＩＣ部品２１のボンディングパッドとをボンディングワイヤ（図示せず）を介して導通する（図２（ｄ）参照）。

その後、プリント配線板１０の部品実装位置に設けた電極（図示せず）に銀ペーストを塗布し（図２（ｅ）参照）、電子部品２２を実装して銀ペーストを硬化させるともに、貫通孔１４の周部の電極に銀ペーストを一次塗布し（図２（ｆ）参照）、赤外線受光素子２０を実装して銀ペーストを硬化させた後、さらに赤外線受光素子２０の電極に銀ペーストを二次塗布して、銀ペーストを硬化させることで、部品の実装を完了する（図２（ｇ）参照）。

次に、図３（ａ）に示すようにプリント配線板１０の突出部１２が重なる部位を除いて、裏板４前面の周縁部にエポキシ系の接着剤１８を塗布し、裏板４の前面側に枠体２を重ねて枠体２を接着固定した後（図３（ｂ）参照）、枠体２の上面にエポキシ系の接着剤１９を塗布し（図３（ｃ）参照）、枠体２の前面側に赤外線透過フィルタ６を固着した表板３を重ねて、表板３を接着固定することでケース１の組立を完了する（図３（ｄ）参照）。その後、枠体２に設けた切欠７にエポキシ系の接着剤を塗布、硬化させてケース１を封止した後、切欠７からケース１外部に突出する突出部１２に設けたスルーホール１２ａにリード端子２３を圧入により固定し（所謂プレスフィット接続）、赤外線検出器Ａの組立を完了する。

本実施形態の赤外線検出器Ａは以上のような構成を有しており、プリント配線板１０に、赤外線受光素子２０とＩＣ部品２１と外付けの電子部品２２とが実装されているので、製造工程が簡単で製造コストを低減できるとともに、低背化を実現できる。また実装部品（赤外線受光素子２０、ＩＣ部品２１、外付けの電子部品２２）は全てプリント配線板１０の同じ面に実装されているので、両面実装の場合に比べて薄型に形成でき、赤外線検出器Ａの低背化を図ることができる。

そのうえ、ＩＣ部品２１はプリント配線板１０に設けた貫通孔１３に配置されているので（つまり貫通孔１３から露出する裏板４（ケース１）の部位にダイボンディングされているので）、プリント配線板１０の厚み分だけ赤外線検出器Ａの厚みを薄くでき、赤外線検出器Ａの更なる低背化を図ることができるから、この赤外線検出器Ａを電気機器に組み込んだ場合でも赤外線検出器Ａの組込部位の厚みが厚くなることはなく、デザイン性が損なわれることはない。なお本実施形態ではプリント配線板１０に設けた貫通孔１３内にＩＣ部品２１を配置しているが、プリント配線板１０の部品実装面に形成した凹部にＩＣ部品２１を実装するようにしても良く、凹部の深さ分だけ赤外線検出器Ａの厚みを薄くして、低背化を図ることができる。

また、赤外線受光素子２０は、プリント配線板１０に設けた貫通孔１４の周部に橋渡すようにして実装されているので、赤外線受光素子２０が熱的に絶縁され、赤外線受光素子２０の感度を向上させることができる。

また、プリント配線板１０の部品実装部１１が金属製のケース１内部に封入されているので、電気的な外来ノイズに対する耐ノイズ性が向上して、信頼性を高めることができる。

（実施形態２）
本発明の実施形態２を図４〜図７に基づいて説明する。上述の実施形態１ではプリント配線板１０の一部をケース１外部に突出させて、この突出部位にリード端子２３を取着しているが、本実施形態ではケース１の内部にプリント配線板１０の全体を収納してある。なお、赤外線検出器Ａの基本的な構成は実施形態１と同様であるので、共通する構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。

ケース１は、図４（ａ）（ｂ）に示すように下面（後面）が開口した扁平な箱形の金属製のカバー８と、カバー８の開口部に被着される金属製の裏板４とで構成される。裏板４には、プリント配線板１０に固着される３本のリード端子２３をそれぞれ挿通する３個の挿通孔４ａが貫設されている。カバー８の上面（前面）には、赤外線受光素子２０が対向する部位に開口窓９が形成されており、この開口窓９に赤外線に対して透光性を有する板状の赤外線透過フィルタ９が取着されている。而して赤外線透過フィルタ９を通してケース１内部に入射した赤外光が赤外線受光素子２０の受光面に入射されるのである。

一方、プリント配線板１０は矩形板状であって、裏板４の前面側に接着剤を用いて接着固定されている。このプリント配線板１０の表面（裏板４と反対側の面）には赤外線受光素子２０や外付けの電子部品２２が表面実装されている。またプリント配線板１０の中央部にはＩＣ部品２１が挿入される貫通孔１３を形成してあり、この貫通孔１３から露出する裏板４の部位にＩＣ部品２１をダイボンディングして、プリント配線板１０の表面に設けたボンディングパッドとＩＣ部品２１のボンディングパッドとの間を金属細線よりなるボンディングワイヤ（図示せず）を介して導通してある。またプリント配線板１０には、赤外線受光素子２０の実装部位に赤外線受光素子２０よりも平面形状の小さい貫通孔１４を形成してあり、赤外線受光素子２０は、プリント配線板１０において貫通孔１４の両側縁の間に橋架するようにして実装されている。

次に、この赤外線検出器Ａの製造工程を図５〜図７を参照して説明する。先ず、図５（ａ）に示すようにプリント配線板１０に設けたスルーホール１０ａにリード端子２３を圧入により固定する（所謂プレスフィット接続）。裏板４の前面側にエポキシ系の接着剤１５を塗布し（図５（ｂ）参照）、リード端子２３を挿通孔４ａに挿通した状態でプリント配線板１０を裏板４の前面に載置し、接着剤１５を硬化させてプリント配線板１０を裏板４に固着する（図５（ｃ）参照）。そして裏板４の裏面側から、プリント配線板１０の接地パターンに電気的に接続されたリード端子２３が挿通されている挿通孔４ａのみに銀ペースト２４を塗布して（図５（ｄ）参照）、銀ペーストを硬化させることで、プリント配線板１０の接地パターンを金属板からなる裏板４に電気的に接続する。さらに裏板４の裏面側から３個の挿通孔４ａにそれぞれエポキシ系の接着剤２５を塗布し（図５（ｅ）参照）、接着剤２５を硬化させることで、挿通孔４ａを封止する（図５（ｆ）参照）。

その後、プリント配線板１０の貫通孔１３から露出する裏板４の部位にダイボンディングペースト１７を塗布した後（図６（ａ）参照）、貫通孔１３を通して裏板４にＩＣ部品２１をダイボンディングし、ダイボンディングペースト１７を硬化させてＩＣ部品２１を裏板４に固定し、プリント配線板１０のボンディングパッドとＩＣ部品２１のボンディングパッドとをボンディングワイヤ（図示せず）を介して導通する（図６（ｂ）参照）。そして、プリント配線板１０の部品実装位置に設けた電極（図示せず）に銀ペーストを塗布し（図６（ｃ）参照）、電子部品２２を実装して銀ペーストを硬化させる（図６（ｄ）参照）。

次に、プリント配線板１０における貫通孔１４の周縁部の電極に銀ペーストを一次塗布し（図７（ａ）参照）、貫通孔１４の周縁部の間に橋架するように赤外線受光素子２０を実装して銀ペーストを硬化させた後、さらに赤外線受光素子２０の電極に銀ペーストを二次塗布して、銀ペーストを硬化させることで、部品の実装を完了する（図７（ｂ）参照）。

その後、図７（ｃ）に示すように開口窓９に赤外線透過フィルタ９が固着されたカバー８を裏板４の上面側に被着して、カバー８の鍔部８ａと裏板４とを溶接することにより、赤外線検出器Ａの組立を完了する（図７（ｄ）参照）。

また、プリント配線板１０が金属製のケース１内部に封入されているので、電気的な外来ノイズに対する耐ノイズ性が向上して、信頼性を高めることができる。

実施形態１の赤外線検出器を示し、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は表板を外した状態の斜視図である。（ａ）〜（ｇ）は同上の製造工程の説明図である。（ａ）〜（ｅ）は同上の製造工程の説明図である。実施形態２の赤外線検出器を示し、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）はカバーを外した状態の斜視図である。（ａ）〜（ｆ）は同上の製造工程の説明図である。（ａ）〜（ｄ）は同上の製造工程の説明図である。（ａ）〜（ｄ）は同上の製造工程の説明図である。従来の赤外線検出器を示し、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は外観斜視図である。

符号の説明

Ａ赤外線検出器
１金属ケース
４裏板
５開口窓
６赤外線透過フィルタ
１０プリント配線板
１３貫通孔
２０赤外線受光素子
２１ＩＣ部品
２２電子部品

Claims

赤外線受光素子と、赤外線受光素子の信号処理回路を集積化したＩＣ部品と、前記赤外線受光素子と外付けの電子部品とを少なくとも実装したプリント配線板と、前記プリント配線板の部品実装部位を少なくとも封入する金属ケースと、前記赤外線受光素子の受光面に対向する前記金属ケースの部位に設けた開口窓に取着される赤外線透過フィルタとを備え、前記ＩＣ部品が、前記プリント配線板の表面に設けた凹部、又は、前記プリント配線板に形成された貫通孔の何れかに配置され、プリント配線板の表面に設けたボンディングパッドとＩＣ部品のボンディングパッドとの間を金属細線よりなるボンディングワイヤを介して導通させたことを特徴とする赤外線検出器。