热电型红外线传感器制造技术

一种热电型红外线传感器，其特征在于，该热电型红外线传感器具备下述ａ）、ｂ）、ｃ）和ｄ）：　ａ）由高分子材料构成的基板，　ｂ）形成在所述基板上的由ＣＦ↓［３］－（ＣＨ↓［２］ＣＦ↓［２］）↓［ｎ］－Ｃ↓［ｍ］Ｈ↓［２ｍ＋１］或其Ｃ ↓［ｍ］Ｈ↓［２ｍ＋１］基团被卤原子取代而得到的物质构成的偏二氟乙烯低聚物层，ＣＦ↓［３］－（ＣＨ↓［２］ＣＦ↓［２］）↓［ｎ］－Ｃ↓［ｍ］Ｈ↓［２ｍ＋１］中，ｎ＝５～５０，ｍ＝１～１０，　ｃ）形成在所述基板与所述偏二氟乙烯低聚物层之 间的具有可挠性的下部电极，　ｄ）形成在所述偏二氟乙烯低聚物层上的具有可挠性的上部电极；　且该热电型红外线传感器具有可挠性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及使用了具有热电性的材料的热电型红外线传感器。技术背景热电型红外线传感器为使用了如下热电体的红外线传感器，所述热 电体具有物质内部的自发极化量随温度而发生变化的性质。该热电型红 外线传感器中，将热电体吸收红外线温度升高而产生的自发极化量的变 化以电气信号的形式获得，由此来检测红外线的有无和强度。为了提高热电型红外线传感器的灵敏度，热电体优选(i)热电系数大、 (ii)热容量小、(iii)介电常数小。热电系数被定义为每单位体积下单位温度 变化所提供的极化的变化。若减小热容量，则同等量的红外线照射所实 现的温度升高增大，有助于提高红外线的检测灵敏度。此外，若减小介 电常数，则夹在该热电体之间的电极间的静电容量减小。此时，由于极 化的变化所产生的两电极间的电压增大，因而有助于提高以电压的变化 进行测定的红外线检测的灵敏度。以往一直使用的热电型红外线传感器中具有由钛酸锆酸铅(PZT)、钛 酸钡(BaTi03)等无机强电介质、或者聚偏二氟乙烯(PVDF)或PVDF与三 氟乙烯(TrFE)的无规共聚物P(VDF/TrFE)等强介电聚合物形成的热电体。 但是，无机强电介质虽然具有热电系数大的优点，但是由于其介电常数 和热容量大，因而对传感器的灵敏度的提高有限，此外还存在形成薄膜 时需要使用数百摄氏度左右的高温处理的缺点。对此，日本特开2004-037291号公报( 、 、图4)中，提出了在热电型红外线传感器的热电体中使用偏二氟乙烯低聚物 (VDF低聚物)的技术方案。VDF低聚物被表示为CF3-(CH2CF2)n-CmH2m+1。 其中，聚合数n在日本特开2004-037291号公报中为10 50，但是实际上除了该范围，n为5 9的低聚物也具有下述特点。因此，本申请中将 聚合数n为5 50的范围内的低聚物定义为VDF低聚物。此外，对于 QJI加+,基，日本特开2004-037291号公报中仅记载了 M=l的情况，但是 实际上m=2 10的低聚物也具有下述特点。进一步地，CmH2^基被卤 原子取代的低聚物也包括在VDF低聚物中。VDF低聚物具有低于上述无机强电介质的与强介电聚合物同程度的 介电常数和热容量，而且其热电系数高于这些强介电聚合物，在这一点 上，VDF低聚物作为热电型红外线传感器的热电体是优异的。其热电系 数随着聚合数n的不同而不同，例如聚合数n=17的VDF低聚物的热电 系数P3为-70nC/n^K，而聚合度n非常大(n-1000 2000左右)的VDF低 聚物(？\0^)的热电系数？3=-30^:/111210与之相比，聚合数n-17的VDF 低聚物的热电系数具有更大的绝对值。此外，VDF低聚物在形成薄膜时 无须使用高温处理，在这方面也比无机强电介质优异。在以往的含有使用了 VDF低聚物的热电体的热电型红外线传感器 中具有如下结构其通过由Si等无机材料构成的基板来支撑热电体。若 该基板具有大的热容量和热传导率，则通过红外线的照射而向热电体提 供的热量大部分被基板所吸收或者由基板释放到外部，结果通过红外线 照射而实现的热电体的温度变化减小，所以传感器的灵敏度降低。日本特开2000-155050号公报(、 、 、图l)中记载 了在具有强介电聚合物作为热电体的热电型红外线传感器中使用热传导 率通常较小的树脂制基板的技术方案。由此可以抑制通过红外线照射而 向热电体提供的热量被基板夺去所致的传感器的灵敏度的降低。在树脂 制基板的下面进一步设置由Si等构成的支撑体。通过该支撑体来保持树 脂制基板以使其固定成平面状而不会弯曲。
技术实现思路
以往的热电型红外线传感器中，由于使用由Si等无机材料构成的基板或支撑体，因而热电型红外线传感器本身难以对应于设置场所的形状 或检测对象的配置等而发生变形。本专利技术拟解决的课题在于提供一种可以变形且灵敏度高的热电型红 外线传感器。本专利技术为了解决上述问题而完成的热电型红外线传感器的特征在于，其具备下述a)、 b)、 c)和d):a) 由高分子材料构成的基板，b) 形成在所述基板上的由CF3-(CH2CF2)n-CmH2m+1或其CmH2m+1基团 被卤原子取代而得到的物质构成的偏二氟乙烯低聚物层， CF3-(CH2CF2)n-CU， n-5 50， m=l 10，c) 形成在所述基板与所述偏二氟乙烯低聚物层之间的具有可挠性 的下部电极，d) 形成在所述偏二氟乙烯低聚物层上的具有可挠性的上部电极； 且该热电型红外线传感器具有可挠性。对于基板的材料，例如可以使用聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、 聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚碳酸酯、聚对苯硫醚、聚酰胺酰亚胺。对于上部电极和下部电极，例如可以使用Au、 Ag、 Al、 Cr、 Ni、 Pt等金属的 蒸镀膜、碳蒸镀膜、或聚苯胺、聚噻吩、PDOT-PSS等有机电极等。本专利技术涉及的热电型红外线传感器可以有效地利用其可挠性的特 性，形成为弯曲状、圆筒状或球面状。而且，此时，偏二氟乙烯低聚物 层可以位于弯曲的外侧或内侧。对此，可以进一步设置改变其弯曲的曲率(圆筒状、球面状时为截面 形状)的单元。此时，也可以进一步设置测定其曲率的单元。上述基板可以具有使用了两张压电性高分子膜的双压电晶片结构。上述上部电极和下部电极的至少一方(也可以为两方)可以被分割成 两个以上。此时，优选在上述基板中除去两个以上电极之间的部分。此外，上述基板相对于目的红外线为透明的，在对应于上述两个以 上电极的至少任意一个的位置上，该基板的表面、即作为下部电极的相 反侧的面的红外线入射面可以形成为凸透镜或菲涅耳透镜等聚光透镜的 形状。附图说明图1为表示本专利技术涉及的热电型红外线传感器的一实施方式的纵截 面图。图2为表示设置有两个以上下部电极或/和上部电极的本专利技术的热电 型红外线传感器的例子的纵截面图。图3为表示本专利技术的热电型红外线传感器的制造方法的一例的纵截 面图。图4为表示成型为圆筒形的热电型红外线传感器的例子的透视图。 图5为表示将基板等弯曲的热电型红外线传感器的例子的纵截面图。图6为表示具有弯曲单元的热电型红外线传感器的例子的平面图和 纵截面图。图7为表示无需截光器的温度测定用红外线传感器的例子的纵截面图。图8为表示在热电型红外线传感器阵列中在各元件的边界设置基板 的除去区域的例子的平面图和纵截面图。图9为表示在VDF低聚物层设置有凸部的热电型红外线传感器阵列 的例子的纵截面图。图10为表示本专利技术的热电型红外线传感器和比较例中的诱导电荷 的测定结果的图。具体实施方式在本专利技术中，由于由高分子材料构成的基板和VDF低聚物层具有可 挠性，并且上部电极和下部电极也使用具有可挠性的电极，因而本专利技术 的热电型红外线传感器具有可挠性。利用该可挠性，可以得到变形为对 应于设置场所的形状以及弯曲状、圆筒状、球面状等所期望形状的热电 型红外线传感器。此外，通过使用热电系数高于大多数热电型红外线传感器中所使用 的无机强电介质或强介电聚合物等的VDF低聚物热电体以及热容量、热传导率小于以往使用的Si等基板的由高分子膜构成的基板，可以使红外 线传感器的灵敏度高于以往。本专利技术的热电型红外线传感器形成为圆筒状或球面状时，可以得到360度的视角。在本专利技术的热电型红外线传感器中设置改变曲率的单元时，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热电型红外线传感器，其特征在于，该热电型红外线传感器具备下述ａ）、ｂ）、ｃ）和ｄ）：　ａ）由高分子材料构成的基板，　ｂ）形成在所述基板上的由ＣＦ↓［３］－（ＣＨ↓［２］ＣＦ↓［２］）↓［ｎ］－Ｃ↓［ｍ］Ｈ↓［２ｍ＋１］或其Ｃ↓［ｍ］Ｈ↓［２ｍ＋１］基团被卤原子取代而得到的物质构成的偏二氟乙烯低聚物层，ＣＦ↓［３］－（ＣＨ↓［２］ＣＦ↓［２］）↓［ｎ］－Ｃ↓［ｍ］Ｈ↓［２ｍ＋１］中，ｎ＝５～５０，ｍ＝１～１０，　ｃ）形成在所述基板与所述偏二氟乙烯低聚物层之间的具有可挠性的下部电极，　ｄ）形成在所述偏二氟乙烯低聚物层上的具有可挠性的上部电极；　且该热电型红外线传感器具有可挠性。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：石田谦司，桑岛修一郎，松重和美，堀内俊寿，松本有史，小谷哲浩，高明天，
申请(专利权)人：大金工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP