专利名称：红外传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种红外传感器，本发明尤其涉及一种被结合到防盗报警器等中，并用于检测人和其它生命体的红外传感器。
图14是透视图，示出传统的红外传感器的一个例子，并且图15示出其分解透视图。红外传感器1包括具有阶梯部分2a的金属管座2，称为小岛。在金属管座2中形成通孔，并且三个引线端子3a、3b和3c通过通孔。引线端子3a、3b由绝缘玻璃4密封，所述绝缘玻璃4具有和金属管座2几乎相同的热膨胀系数，并使引线端子3a、3b固定，同时和金属管座2电气绝缘。通过焊接、压入等方式固定接地的引线端子3c，以便电气连接到金属管座2。通常，金属管座由用于运算放大器的气密型金属管座形成。
将电路板5放在金属管座2的阶梯部分2a上面。电路板5由绝缘材料制成。在电路板5上用例如场效应晶体管FET6形成转换电路，用于将在热电元件(下面将描述)中产生的电荷转换为信号。这种转换电路连接到引线端子3a、3b、3c，它们从金属管座的阶梯部分2a上凸起。另外，将连接到形成在电路板5上的转换电路的热电元件8通过支柱7安装在电路板5上。金属罩子9覆盖了热电元件。在罩子9中形成窗口，并且将滤光器安装到窗口。红外线通过滤光器9a传送到热电元件8。罩子9通过电焊固定地安装在管座2上。金属管座2和罩子9将转换电路电磁屏蔽，并抑制外部噪声对转换电路的影响。
在红外传感器1中，由通过罩子9的窗口部分进入的红外线在热电元件8中产生电荷，并且所述电荷通过转换电路转换为信号。通过测量红外传感器1的输出信号，可以检测人和其它生命体的移动。通过金属管座2和罩子9提供气密，并通过电磁屏蔽抑制干扰噪声以使在热和电磁方面好好使用热电元件8的热电效应。
近年来对用于家庭的防盗报警器(这种报警器使用这种类型的红外传感器)等装置中产生了很大需求。这种防盗报警器对于家庭的使用必需是不昂贵的。但是，由于在这种红外传感器中所用的管座是通过精密制造方法制成的，因而是昂贵的，故传统红外传感器是昂贵的。另外，在管座中凸出的引线端子因为外部的高频噪声的影响而产生电感成份，并且该噪声引起高阻抗系统中的电压，从而导致红外传感器的故障。
因此，本发明的一个目的是提供一种可以容易生产的红外传感器，该传感器是一个稳定的高阻抗系统，基本上不受噪声的影响，并且表现出较低的故障发生率。
这种红外传感器包括管座、安装在管座一侧的热电元件、用于将热电元件中产生的电荷转换为信号的转换电路，和多个延伸到管座的另一侧，并电气连接到转换电路的引线端子。引线端子通过嵌塞固定到管座上。
在这种红外传感器中，管座由绝缘材料制成，转换电路形成在管座的一侧的表面上。另外，形成一层或多层结构的管座，并且至少在管座的一个侧面上形成用作电磁屏蔽的接地电极。
另外，最好包括由导电材料制成，并且覆盖所述管座一侧的罩子，并且由导电树脂粘剂固定地扣紧和密封罩子和管座。
通过嵌塞引线端子，将引线端子固定到管座上，并密封在管座中用作引线端子的通孔。另外，通过嵌塞引线端子，引线端子不在管座的一侧上延伸，因此不太会被干扰噪声在管座中的引线端子上感应电压。
当由绝缘材料形成管座，并在管座的一个表面上形成转换电路时，不必使用另一个电路板，而可以减小红外传感器的储存。
另外，通过在管座上形成接地电极，可以达到电磁屏蔽，由此减小干扰噪声的影响。另外，可以在管座的一侧或两侧上形成接地电极，当管座由多层形成时，接地电极可以形成在一层或多层的管座中。
通过在管座的一个主表面上设置罩子，用导电树脂粘剂密封罩子和管座，以及通过嵌塞引线端子密封管座，密封了热电元件和接转换电路。通过由导电材料制成罩子和在管座上形成接地电极，提供了极好的电磁屏蔽。
为了说明本发明，附图中示出了几种目前较好的形式，但是，应该知道，本发明并不限于所示出的刻板的安排。
图1是透视图，示出本发明的红外传感器的一个例子。
图2是俯视图，示出图1中红外传感器的内部。
图3示出图1中红外传感器的截面图。
图4是截面图，示出由夹头支撑的引线端子通过管座中的通孔。
图5是截面图，示出引线端子的顶部的截面图，该引线端子在图4所述的管座的一个表面的侧面上受挤压。
图6是截面图，示出通过夹头支撑在离开管座的另一个表面的位置上的引线端子。
图7是截面图，示出管座的另一个表面的侧面上受挤压的引线端子。
图8是俯视图，示出图1到图3所示的红外传感器中使用的热电元件的一个例子。
图9是图1到图3所示的红外传感器的电路图。
图10是示出本发明的红外传感器的另一个例子的内部的俯视图。
图11是示出图10中的红外传感器的截面图。
图12是图10和11所示的红外传感器的电路图。
图13是红外传感器的截面图，它示出安放罩子的另一种方式。
图14是传统的红外传感器的一个例子的透视图。
图15是图14所示的传统的红外传感器的分解透视图。
这里，参照附图详细解释本发明的较佳实施例。
如在图1到3可见的，红外传感器10包括例如是正方形的电路板12。如将在下面解释的，电路板12用作红外传感器10的管座。使用例如绝缘材料(诸如绝缘陶瓷、环氧玻璃树脂等等)制成电路板12。如图2和3所示，在电路板12上形成三个通孔14a、14b、14c。在电路板12的一个主表面上形成将热电元件36中产生的电荷转换为信号的转换电路16。
在电路板12的一个主表面上形成多个电极18a、18b、18c、18d。电极18a形成在电路板12的上表面上，以使在沿电路板12的外环的封闭环道内延伸。电极18a的第一部分18a-1延伸到通孔14c，如图2的左下四分圆所示。第二部分18a-2在通孔14a、14b之间的位置朝电路板12的中心部分凸出。形成电极18b、18c，它们在电路板12的中心部分相互接近。电极18b延伸到通孔14a，并延伸到对着电极18a的凸出部分18a-2的位置。电极18c延伸到通孔14b，并延伸到对着电极18a的凸出部分18a-2的位置。另外，电极18d延伸到对着电极18a的18a-3部分的位置，它从通孔14c延伸。另外，在电极板12的除了通孔14a、14b的周围部分的整个的底部表面上形成接地电极20。在电极通孔14c的内部表面上形成电极，以连接电路板12的一侧的上侧上的电极18a和其下侧上的接地电极20。
引线端子22a、22b、22c分别通过通孔14a、14b、14c。引线端子22a、22b、22c最好通过嵌塞在电路板12的两侧来固定。尤其地，引线端子22a、22b、22c分别具有用夹头形成的一对凸起部分61a和62a、61b和62b、和61c和62c，通过分别用一对61a和62a、61b和62b、61c和62c夹住电路板12的方法将引线端子22a、22b、22c固定到电路板12上。
参照图4到7，解释将引线端子22a固定到电路板12的较好的方式。如图4所示，原本具有简单的棍棒状的引线端子22a通过通孔14a。引线端子22a用夹头支撑在电路板12的底部。下面，如图5所示，通过例如冲压，挤压位于电路板的顶面上的引线端子22a的顶部，以在引线端子22a的一端形成凸起部分61a。凸起部分61a通常形成为平的圆形，但也可以是其它形状。另外，如图6所示，引线端子22a由夹头24支撑在电路板12的底部的离开电路板12的另一侧的表面的位置。如图6所示，当被金属的冲孔工具24挤压的引线端子22a的凸起部分61a被压下时，引线端子22a通过将24推向电路板12的一侧，被挤压在电路板12的另一侧的侧面上，以形成凸起部分62a，如图7所示。按照这种方法，引线端子22a被挤压在电路板12的两侧上。结果，通孔14a由凸出部分61a和62a气密，并且将引线端子22a通过凸出部分61a和62a固定到电路板12。如图7中夸大地指出的，引线端子22a在通孔14a中通过夹头延伸，从而引线端子22a密封了可能在引线端子22a的外部表面和通孔14a的内部表面之间产生的空间，由此进一步保证了通孔14a的密封。
另外的引线端子22b、22c也以类似的方法固定到通孔14b、14c内。因为通孔14a、14b位于分别形成电极18b、18c的位置上，故引线端子22a、22b电气连接到分别在凸起部分61a和61b的电极18b、18c。另外，由于由于通孔14c位于形成电极18a的部分内，故引线端子22c电气连接到位于凸起部分61c的电极18a。此时，由于电极18a和接地电极20连接，故引线端子22c也连接到接地端20。
在电路板12的一个表面侧上的中心部分安装场效应晶体管FET28。FET28的漏极和源极分别连接到电极18b、18c，栅极连接到电极18d。另外，在通孔14c的附近，漏电阻30连接在电极18a和电极18d之间。在通孔14a和14b之间，旁路电容器32a、32b分别连接在电极18a、18b之间和电极18a、18c之间。由导电材料制成的连接部分34a形成在由通孔14c延伸的电极18a上，并且在电极18d的中间部分形成由导电材料制成的连接部分34b。在这些连接部分34a、34b之间安装热电元件36。
热电元件36最好含有板状的热电体38，如图8所示。热电体38由例如锆钛酸铅制成。在热电材料38的一侧表面上形成电极40a、40b，它们之间具有距离。这些电极通过窄电极42连接。另外，在热电材料38的另一侧上，在和电极40a、40b对着的位置形成电极44a、44b(由虚影表示)。通过导电树脂粘剂46或类似材料将热电材料38的另一侧上的电极44a、44b安装在连接部分34a、34b。相应地，热源元件36固定到连接部分34a、34b，而电极44a、44b电气连接到连接部分34a、34b。
另外，如图3所示，将罩子48放置在电路板12的一个主表面上面，覆盖转换电路16和热电元件36。罩子48由诸如金属之类的导电材料制成。通孔形成在罩子48的中心部分，而滤光器50安装在其中。滤光器50将外部的红外线通过并传送到热电元件36。罩子48最好用导电树脂粘剂52安装到电路板12的电极18a上。用这种导电树脂粘剂52，将罩子48固定到电路板12上，同时将罩子48电气连接到电极18a和接地电极20。
红外传感器10包括图9所示的电路。即，热源元件36由两个热电体构成，它们以相反的方向极化(当从电极44a、44b看时)，它们串联地连接成双型热源元件。漏电阻30连接在热源及36的电极44a、44b之间，同时电极44a连接到引线端子22c，而电极44b连接到FET28的栅极。另外，FET28的漏极和源极连接到引线端子22a、22b。旁路电容器32a、32b接在FET28的漏极和源极和引线端子22c之间。
当红外线通过滤光器50进入时，在热电元件36中产生电荷。这种电荷通过漏电阻30变为电压，并且将该电压输入到FET28的栅极。通过引线端子22a将电源连接到FET28的漏极，和输入到栅极的电压成比例的信号从源极输出。由此，通过测量从引线端子22b输出的信号，可以检测输入到红外传感器10的红外线的变化。
在红外传感器10中，引线端子22a、22b和22c最好固定，并且电路板12的通孔14a、14b、14c最好通过填塞电路板12的相对两侧的方式密封。由于这个原因，引线端子22a、22b、22c的安装比传统的红外传感器中使用密封玻璃固定和密封引线端子的情况简单。另外，当通过填塞将引线端子22a、22b、22c固定到电路板12时，引线端子22a、22b、22c不沿电路板12的一个表面的侧面延伸。由于这种不同于传统的红外传感器的结构，引线端子的内部不会产生电感，而红外传感器10上的引线端子22a、22b、22c中产生的电感的影响较小。因此，可能减小红外传感器10的故障的发生率。
另外，由于电路板12的通孔14a、14b、14c较好地通过填塞端子22a、22b、22c密封的，且电路板12和罩子48较好地由导电树脂粘剂52密封的，故热电元件和转换电路16被密封。另外，由于罩子48较好地由导电材料制成，并且通过导电树脂粘剂连接到沿电路板12的一侧的表面上的外围形成的电极18a，还由于电极18a较好地连接到接地电极20，故达到电磁屏蔽的效果。由此，减小了干扰噪声的影响。
另外，由于在较好地由绝缘材料制成的电路板12的一侧的表面上形成转换电路，故不需将电路板和其上所形成的转换电路16结合。结果，内部空间可以是小的，以减小红外传感器10的尺寸。按照这种方法，由于不需要结合电路板，不必以精密的方式加工电路板12，并且容易安装引线端子22a、22b、22c。相应地，使生产红外传感器10容易，并可以更加便宜地制造红外传感器10。
本发明的第二实施例示于图10-12中。这个实施例在许多方面类似于图1-3的实施例。类似的元件由类似的数字标出，并不再对本实施例重复描述。在这个红外传感器10中，电极60a沿电路板12的一个主表面上的外围形成。电路板12由绝缘材料制成。电极60a形成得包括延伸到通孔14c的部分60a-1和沿离开通孔14c延伸的第二部分60a-2。还有，在这个红外传感器10中，在通孔14c的内部表面上形成电极，并且电极60a和接地电极20电气连接在一起。在通孔14a、14之间的空间中，形成相互接近的电极60a、60b、60c。电极60b延伸到通孔14a，电极60c延伸到通孔14a，电极60c延伸到通孔14b。电极60d延伸到器面对电极60a的60a-2部分的位置。
在这个红外传感器10中，通过填塞将引线端子22a、22b、22c较好地安装到通孔14a、14b、14c。在通孔14a、14b之间的空间中，安装FET28，将漏极连接到电极60b，源极连接到电极60c，栅极连接到电极60d。另外，将热电元件36安装在面对电极60a、60d的地方。FET28的电极44a、44b通过导电树脂粘剂连接到电路板12的电极60a、60d。罩子48被放置在电路板12的上主表面上，以覆盖转换电路16和热电元件36。在红外传感器10中，得到如图12所示的电路图。虽然没有提供如图2中的独立电阻器，但是热电元件本身的固有电阻用作漏电阻。
这一红外传感器10达到了和图2所示的红外传感器10相同的效果。另外，由于FET28安排在通孔14a、14b之间的空间内，并不位于电路板12的中心部分，故即使热电元件安排在中心部分内，FET28也不在热电元件和电路板12之间。由于这个因素，不需要用来安装热电元件36的连接部分，因而可以降低红外传感器10的高度。
作为另一种结构，当将罩子48放置在电路板12上时，它可以覆盖电路板12的侧边部分，如图13所示。在这种情况下，罩子48和电路板12的接地电极20用导电树脂粘剂62电气连接。按照这种方法，由于转换电路16和热电元件36的外围区域由导电材料覆盖，故提供了很好的电磁屏蔽。另外，管座可以是多层结构。在这种情况下，通过在内部形成一层或多层电极层，并将这些电极层连接到接地电极20，可以得到更好的电磁屏蔽效果。
虽然已经揭示了本发明的较佳实施例，在下面的权利要求的范围内实施这里揭示的原理的各种模式是可期待的。因此，应理解为，本发明的范围只由在权利要求中提出的范围所限制。
权利要求
1．一种红外传感器，其特征在于包含管座；安装在管座的一侧上的热电元件；用于将所述热电元件产生的电荷转换为信号的转换电路；及多个引线端子，所述引线端子沿伸到所述管座的另一侧，并且电气连接到所述转换电路，所述引线端子通过填塞固定到所述管座上。
2．如权利要求1所述的红外传感器，其特征在于管座由绝缘材料制成，转换电路位于管座的一个主表面上。
3．如权利要求2所述的红外传感器，其特征在于提供电磁屏蔽的接地电极形成在管座的至少另一个主表面上。
4．如权利要求3所述的红外传感器，其特征在于还包含由导电材料制成的罩子，罩子和管座由导电树脂粘剂密封，并且所述罩子覆盖热电元件上。
5．如权利要求1所述的红外传感器，其特征在于通过使端子变形使引线端子固定到管座。
6．如权利要求1所述的红外传感器，其特征在于通过位于管座的相对侧上的引线端子的各个变平的部分将引线端子固定到管座上。
7．如权利要求6所述的红外传感器，其特征在于各个变平的部分之间夹着管座。
8．如权利要求7所述的红外传感器，其特征在于引线端子通过填塞被密封到管座上。
9．一种红外传感器，其特征在于包含由绝缘材料制成的电路板，它具有第一和第二主表面以及从所述第一主表面延伸到所述第二主表面的多个通孔；安装在电路板的第一主表面上的热电元件，热电元件接收红外线，并产生相应于所述红外线的电荷；电气连接到热电元件的用于将电荷转换为信号的转换电路，转换电路形成在电路板的第一主表面上；及多个引线端子，每一个都具有第一和第二凸起部分，并电气连接到转换电路，每一个引线端子位于电路板的相关的一个通孔内，从而其第一凸起部分和第二凸起部分分别设置在第一主表面和第二主表面上并密封了相关的通孔。
10．如权利要求9所述的红外传感器，其特征在于还包含设置在电路板的第二主表面上的接地电极。
11．如权利要求10所述的红外传感器，其特征在于还包含覆盖热电元件和转换电路的罩子，所述罩子由导电材料制成，并用导电粘剂结合到电路板上，从而罩子和电路板密封于热电元件和转换电路。
全文摘要
本发明提供了一种红外传感器,包含:管座;安装在管座的一侧上的热电元件;转换电路,用于将热电元件中产生的电荷转换为信号;和多个引线端子,它们延伸到管座的另一侧延伸,并电气连接到转换电路,通过堵塞将引线端子固定到管座上。
文档编号G01J5/10GK1237000SQ9910702
公开日1999年12月1日 申请日期1999年5月21日 优先权日1998年5月25日
发明者伊藤聪, 若宫勇 申请人:株式会社村田制作所