[發明專利]紅外線檢測元件及溫度測定裝置

無效

• 申請號: 01120877.5
• 申請日: 2001-06-05
• 公開（公告）號: CN1328251A
• 公開（公告）日: 2001-12-26
• 發明（設計）人: 佐藤茂美;巖本修;鹽原康弘;織田裕二
• 申請（專利權）人: 精工愛普生株式會社
• 主分類號: G01J5/00
• 分類號: G01J5/00;G01J5/12
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 劉宗杰,葉愷東

本發明涉及熱電堆型紅外線檢測元件及采用該元件的溫度測定裝置。

采用了檢測從熱源發射的紅外線并將其變換為電氣信號的紅外線檢測元件的溫度測定裝置是眾所周知的。作為紅外線檢測元件，已知有熱電堆型、熱電型及輻射熱計型等。熱電堆型紅外線檢測元件，利用熱電偶或將多個熱電偶串聯連接的熱電堆的塞貝克效應而將由紅外線的發射吸收引起的溫度變化作為熱電動勢進行檢測。而熱電型紅外線傳感器，則是利用由陶瓷等構成的基體材料中的與紅外線的熱能對應的極化所引起的浮動電荷的變化、即熱電效應檢測溫度。此外，輻射熱計，檢測由金屬及其他薄膜或極細的線形成的熱敏電阻體因熱而引起的電阻值變化。

在這些檢測元件中，熱電型紅外線傳感器，由于極化僅在施加熱能后的瞬間產生，因而必須在光路上設置光闌并交替地測定被測定面溫度和基準溫度。所以，很難小型化而測定精度也很難提高。因此，可以應用于像自動門的「人體檢測傳感器」等對小型化或測定精度要求不高的用途。但是，對于像體溫計等要求高精度的溫度測定并要求小型和低成本的溫度測定裝置是不適用的。

另外，與熱電型和熱電堆型中必須檢測與基準溫度的相對溫度差不同，輻射計型具有可以測定絕對溫度的優點。但是，由測定電流引起的自身發熱及電流噪聲等誤差因素很多，因此很難提高測定精度。此外，還需要偏置電源等，因而存在著使結構變得復雜且使用也很煩雜的難題。

與上述不同，熱電堆型紅外線檢測元件，不利用像熱電型那樣的瞬態現象，也不會流過像輻射熱計型那樣的過大的測定電流，所以能夠進行穩定的溫度檢測或測定。進一步，由于可以利用半導體制造工藝而小型化并能降低成本，所以適用于體溫計等要求小型和低價格的溫度測定裝置。

在圖21中，作為采用了熱電堆型紅外線傳感器或紅外線檢測元件的溫度測定裝置，示出了一種耳式體溫計100。該耳式體溫計100，具有本體外殼11、接收來自耳內的紅外線并輸出與耳內溫度即鼓膜溫度對應的電壓信號的紅外線接收檢測部200、裝有各種電子部件和電路的電路基板3。在該電路基板3上，裝有各種電子部件4C，從而形成根據紅外線接收檢測部200的輸出電壓求出鼓膜溫度或由此求出體溫值的溫度導出電路400，進一步，還安裝著對所求得的溫度等進行顯示的LCD5及對各部供給電力的電源6。

紅外線接收檢測部200，備有其形狀為整體呈筒狀向前(圖中向右)少許伸出且前端可以插入耳孔內的殼體211、裝在該殼體211內的波導管206、配置在該波導管206的基部并朝向殼體211前端的紅外線檢測芯片210。殼體211的前端是敞開的，用具有紅外線透過性的探頭蓋25封蓋，另外，波導管206的前端開口，用防止粉塵等進入的紅外線透過性薄膜23封蓋，該薄膜23，由薄膜壓緊O形環24支承。因此，在將殼體211前端插入耳孔內時，入射到紅外線接收檢測部200內的紅外線，由波導管206引導到紅外線檢測芯片210，紅外線檢測芯片210，接收與鼓膜溫度對應的紅外線并輸出與其對應的電壓信號。因此，當按壓耳式體溫計100的測溫開關SW4時，可以由紅外線接收檢測部200通過紅外線測定體溫。

即，該體溫計100為波導管型，如圖22所示，從熱源(耳孔)S入射的紅外線，通過配置在紅外線檢測芯片210的前方的波導管206傳播并引導到紅外線檢測芯片210。然后，由紅外線檢測芯片210的熱電堆將由紅外線引起的溫度上升變換為電壓后輸出。

在圖23中，示出紅外線檢測芯片210。該紅外線檢測芯片210，具有熱電堆型紅外線傳感器209及熱敏電阻211，該熱電堆型紅外線傳感器209及熱敏電阻211，安裝在封裝基板212上。在該紅外線檢測芯片210內，熱敏電阻211，用于決定在紅外線傳感器209上形成的熱電堆的基準溫度、即冷接點的溫度。而且，這些元件裝在封裝殼體213內，從而使總體整體化。此外，在封裝殼體213的入射紅外線的窗口上，設有用于遮斷可見光并使紅外線透過的由硅等構成的紅外線濾光片208。

在圖24中，用斜視圖簡略地示出紅外線傳感器、即紅外線檢測元件209。紅外線傳感器209，備有一個基座80，該基座80備有利用對硅基板進行蝕刻的方法使硅基板的底面或背面的中央形成空心而只留下薄膜的部分(薄膜部)802、及硅基板的未被蝕刻而留下的原有的壁厚部分(厚壁部)801。即，紅外線傳感器209，具有使基座80的中央從下側形成空心部分KW從而在上方構成膜片的結構。進一步，在薄膜部802的上方，用濺射、蒸鍍等方法形成金黑鍍膜，從而形成用作吸收紅外線的黑體的紅外線吸收體81。紅外線吸收體81，通過吸收紅外線而引起溫度變化。