JP2000298063A

JP2000298063A - 赤外線検出器

Info

Publication number: JP2000298063A
Application number: JP11107210A
Authority: JP
Inventors: Yukihiko Shirakawa; 幸彦白川
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1999-04-14
Filing date: 1999-04-14
Publication date: 2000-10-24

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、小型化、高生産性、低コスト化を
図った赤外線検出器を提供する。【解決手段】赤外線検出素子基板１６では、赤外線透
過性を有する基板１に表面側から裏面側に貫通しない空
洞部１４、１５を設け、空洞部１４、１５に赤外線検出
素子２、３を形成する。赤外線検出素子２、３には電極
４が形成され、突起電極５を介して絶縁性基板８の電極
６に電気的に接続される。電極６は側面電極７を介して
外部回路に接続させる。絶縁性基板８には、空洞部１
４、１５に対向して空洞部１０が設けられる。赤外線検
出素子基板１６と絶縁性基板８は接着部材１１によって
固定される。なお、基板１として（１００）面方位の単
結晶基板を用いることにより、底面１４ａ、１５ａが平
坦である空洞部１４、１５が形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱型の赤外線検出
器、特に小型で生産性の良い赤外線検出器に関する。

【０００２】

【従来の技術】入射した赤外線を熱に変換し、その熱を
検出することによって間接的に赤外線を検知する熱型の
赤外線検出器として焦電センサ、サーモパイル、感温抵
抗型ボロメータなどが知られているが、電磁波である赤
外線を量子効果により直接的に検出する半導体赤外線検
出器と比較して冷却処理が不要であることから、低コス
トな検出器として広く用いられている。

【０００３】このような赤外線検出器の中で、感熱抵抗
素子を用いたボロメータ、特にサーミスタを用いたサー
ミスタボロメータは、他の熱型の赤外線検出器と比較し
て、直流出力が可能であるために機械的なチョッパが不
要であり、かつ高感度であるため、非接触の温度計測な
どに適した検出器である。

【０００４】近年、いわゆるマイクロマシーニング技術
を用い、これらの熱型の赤外線検出器を小型化、高感度
化することが試みられている。すなわち、マイクロマシ
ーニング技術を用い、基板上に微小な赤外線検出素子を
その熱容量が小さくて熱抵抗が大きくなるように構成す
ることで、検知対象である赤外線の入射により赤外線検
出素子の温度変化を大きくし、これにより赤外線検出器
の高感度化、小型化を図っている。

【０００５】例えば特開平６−２４１８８９号公報、特
開平６−７４８２０号公報、特開平９−３２９４９９号
公報には、上記の赤外線検出素子をマイクロマシーニン
グ技術を用いていわゆるマイクロエアブリッジ構造によ
って実現し、さらに電子部品として用いられるようにパ
ッケージングを行った例が開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、これらの従
来の赤外線検出器を実際にデバイスとして実用化する上
では、パッケージング部分が複雑となり、小型化、低コ
スト化を図る上で問題があった。

【０００７】例えば特開平６−２４１８８９号公報に
は、赤外線検出器を金属製のステムと赤外線フィルタを
接着した金属製のキャップからなるパッケージにマイク
ロエアブリッジ構造の赤外線検出素子をパッケージング
した赤外線検出器が開示されている。

【０００８】しかしながら、このような金属製のケース
を用いたパッケージは、金属ケース自体のコストが高
く、また生産に手間がかかる。

【０００９】また、マイクロマシーニング技術を用いて
赤外線検出素子を小型化したとしても、金属ケース自体
は従来のバルク素子を用いた赤外線検出器と同じケース
を使用することになるので、結局、赤外線検出器の部品
としては小型化を図ったことにはならない。

【００１０】さらに、現在の電子回路部品の表面実装化
技術の進展から、電子部品やセンサ素子の表面実装部品
化（チップ部品化）の流れの中で、この金属ケースにパ
ッケージングされ、リード線により外部回路に接続され
る赤外線検出素子は、回路基板への実装上他の電子部品
とは別の工程で実装する必要があり、高コスト化の原因
となっている。

【００１１】また、特開平９−３２９４９９号公報に
は、同じくマイクロマシーニング技術を用いてマイクロ
エアブリッジ構造のサーミスタボロメータ型の赤外線検
出素子をシリコン基板上に形成し、このシリコン基板を
セラミックパッケージに搭載し、赤外線フィルタによっ
てこのセラミックパッケージの蓋を構成した赤外線検出
器が開示されている。なお、この赤外線フィルタには赤
外線反射膜が形成されており、温度補償素子に対する赤
外線の入射を防止している。

【００１２】しかしながら、このようなセラミックパッ
ケージは高価であり、また赤外線検出素子基板本体の形
状と比較して依然パッケージ自体の方が大きく、小型化
の効果が限られている。さらに、ワイヤーボンディング
による結線、赤外線フィルタの張り付け、赤外線反射膜
と温度補償素子の正確な位置合わせを要するなどの製造
上の手間がかかるので、低コスト化は困難である。

【００１３】さらに、特開平６−７４８２０号公報に
は、同じくマイクロマシーニング技術を用いてマイクロ
エアブリッジ構造の赤外線検出素子を基板を貫通する空
洞部上に設け、このような基板に対してその表裏面の両
側に気密封じのための蓋を配置し、さらに銅の台座には
め込まれた赤外線検出器が開示されている。このような
構造の赤外線検出器では、赤外線入射側の蓋には赤外線
反射膜を部分的に設けて温度補償素子に対する赤外線の
入射を防止し、また台座側の蓋には空洞部を設けて赤外
線検出素子と蓋が接触するのを防止している。

【００１４】特開平６−７４８２０号公報に記載の赤外
線検出器例では、上述の赤外線検出器と比較して小型化
が図られている。しかし、赤外線検出素子が形成される
基板の表面側には赤外線反射膜をパターニングした赤外
線フィルタからなる蓋を赤外線検出素子に正確に位置合
わせを行って封着し、さらにその基板の裏面側にも空洞
部を形成した蓋を封着しなければならない。

【００１５】さらに、赤外線検出素子の出力はフレキシ
ブルプリント回路（ＦＰＣ）基板を介して取り出さなけ
ればならないことからその構造が極めて複雑であり、か
つ各部材の位置を正確に合わせて組み立てる必要がある
ので、生産性が悪く、高コストとなっている。

【００１６】以上のように、従来の赤外線検出器は、小
型化、製造の容易さ、低コスト化の上で問題があった。

【００１７】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、本発明の目的は、小型化、高生産性、低コスト化
を図った赤外線検出器を提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に記載の発明の赤外線検出器は、赤外線透
過性を有し、表面から裏面に向かって貫通しない空洞部
が形成され、この空洞部上に赤外線検出素子が形成され
ている第１の基板と、前記第１の基板に形成されている
赤外線検出素子に対向して空洞部が形成されている絶縁
性を有する第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の
基板を電気的に接続するための突起電極と、前記第１の
基板と前記第２の基板を固定するための接着部材とを備
えていることを特徴とする赤外線検出器。

【００１９】請求項１に記載の発明の赤外線検出器にお
いて、請求項２に記載の発明は、前記第１の基板は（１
００）面方位の単結晶シリコンによって構成され、前記
第１の基板の空洞部は異方性エッチングによって形成さ
れていることを特徴とする。

【００２０】請求項１に記載の発明の赤外線検出器にお
いて、請求項３に記載の発明は、前記第１の基板の空洞
部の底面は平坦であることを特徴とする。

【００２１】請求項１から３のいずれかに記載の発明の
赤外線検出器において、請求項４に記載の発明は、前記
接着部材は、樹脂またはガラスのいずれかによって構成
されていることを特徴とする。

【００２２】請求項１から４に記載の発明の赤外線検出
器において、請求項５に記載の発明は、前記第２の基板
には、外部に接続可能な電極が形成されていることを特
徴とする。

【００２３】請求項１から５に記載の発明の赤外線検出
器において、請求項６に記載の発明は、前記第２の基板
の空洞部は前記第１の基板の空洞部よりも大きいことを
特徴とする。

【００２４】請求項１から６に記載の発明の赤外線検出
器において、請求項７に記載の発明は、前記第２の基板
の空洞部の底面に赤外線反射膜が形成されていることを
特徴とする。

【００２５】請求項１から７に記載の発明の赤外線検出
器において、請求項８に記載の発明は、前記第１の基板
の空洞部と前記第２の基板の空洞部には、低熱伝導率ガ
スが充填されていることを特徴とする。

【００２６】請求項１から８に記載の発明の赤外線検出
器において、請求項９に記載の発明は、前記第１の基板
の裏面には赤外線反射防止膜または赤外線フィルタ膜の
いずれかが形成されていることを特徴とする。

【００２７】請求項１から９に記載の発明の赤外線検出
器において、請求項１０に記載の発明は、前記赤外線検
出素子は、感熱抵抗素子を用いたボロメータを構成し、
前記第１の基板に前記赤外線検出素子と同一形状、同一
温度特性を有する温度補償素子が形成され、この温度補
償素子の形成位置の前記第１の基板の裏面に赤外線反射
膜または赤外線吸収膜のいずれかが形成されていること
を特徴とする。

【００２８】請求項１から１０に記載の発明の赤外線検
出器において、請求項１１に記載の発明は、前記赤外線
検出素子の出力信号を処理する処理回路が前記第２の基
板に形成されていることを特徴とする。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【００３０】図１は本発明の実施の形態の赤外線検出器
の構成を示す断面図である。図１に示す本発明の実施の
形態の赤外線検出器において、第１の基板として用いら
れる赤外線検出素子基板１６は、赤外線透過性を有する
基板１にその表面（図１では下面）側からその裏面（図
１では上面）側に貫通しない空洞部１４、１５を設け、
空洞部１４、１５において赤外線検出素子２、３をそれ
ぞれ架橋状に形成することによって構成されている。な
お、赤外線検出素子２、３には電極４が形成される。

【００３１】第２の基板として用いられる絶縁性基板８
に形成されている電極６は絶縁性基板８の側面に形成さ
れた外部取り出し電極として用いられる側面電極７に接
続されており、赤外線検出素子２、３の出力を側面電極
７を介して外部回路（図示しない）に接続させることが
でき、全体としてチップ型の表面実装型赤外線検出器を
構成することができる。また、絶縁性基板８において
は、赤外線検出素子基板１６の赤外線検出素子２、３お
よび空洞部１４、１５に対向して空洞部１０が設けられ
ている。

【００３２】赤外線検出素子基板１６と絶縁性基板８は
突起電極５を介して電気的に接続されており、赤外線検
出素子基板１６の周囲から樹脂またはガラスによって構
成される接着部材１１によって気密に固定されている。

【００３３】検出対象である赤外線は、赤外線検出素子
基板１の裏面側から入射し、空洞部１４を通って赤外線
検出素子２に到達することになる。従って、赤外線検出
素子基板１６を構成する基板１は、上述のように赤外線
透過性を有し、かつ空洞部１４、１５が基板１の表面側
からエッチングによって形成できればよいので、基板１
として単結晶Ｓｉ、多結晶Ｓｉ、単結晶Ｇｅ、多結晶Ｇ
ｅ、赤外線透過ガラスなどを用いることができる。

【００３４】特に、基板１として（１００）面方位の単
結晶基板を用い、異方性エッチングによって空洞部１
４、１５を形成すれば、空洞部１４、１５はそれぞれ台
形ピラミッド状となる。また、それらの底面１４ａ、１
５ａは平坦となり、基板１の裏面と平行な平面を構成す
ることができる。従って、基板１の裏面から入射した赤
外線は散乱することなく直線的に赤外線検出素子２に入
射することができる。すなわち、照射された赤外線を損
失なく赤外線検出素子２に入射させることが可能とな
る。

【００３５】また、基板１の裏面には赤外線反射防止膜
１２が形成されている。従って、赤外線反射防止膜１２
の存在により、基板１の裏面における赤外線の反射損失
を低減し、赤外線検出器の赤外線に対する感度を向上さ
せることができる。なお、赤外線反射防止膜１２の代わ
りに、特定波長の赤外線を選択的に透過する赤外線フィ
ルタ膜を形成することもできる。

【００３６】このような赤外線反射防止膜１２はすでに
よく知られており、赤外線反射防止膜１２としては検出
対象の赤外線の波長の１／４λの光学膜厚を有するＺｎ
Ｓ単層膜やＺｎＳ／Ｇｅ周期多層膜が用いられる。ま
た、赤外線を選択的に透過する赤外線フィルタ膜として
は同じくＺｎＳ／Ｇｅなどの周期多層膜が用いられる。
なお、この場合、本発明の実施の形態の赤外線検出器で
は、従来の赤外線検出器のように赤外線検出素子が形成
されている赤外線検出素子基板とは別個に赤外線フィル
タが形成されている赤外線フィルタ基板を準備し、これ
らの基板を正確に位置合わせして設置する必要がない。

【００３７】また、従来の赤外線検出器では、上記のよ
うに赤外線検出素子基板と赤外線フィルタ基板を組み立
て、これらの基板を一定の間隔を保って配置する。この
ため、赤外線検出素子の検出視野角を大きくするために
は赤外線フィルタの面積を赤外線検出素子の面積よりも
大きくしなければならず、赤外線検出器の小型化の障害
となる。また、赤外線フィルタは一般に高価であり、大
面積の赤外線フィルタが必要であることは赤外線検出器
の高コスト化の原因となる。

【００３８】これに対し、本発明の実施の形態の赤外線
検出器では、その製造工程において赤外線フィルタを形
成するための基板材料を必要としないので、赤外線フィ
ルタ基板と赤外線検出素子基板の組み立て工程を省略す
ることができる。さらに、赤外線フィルタの面積は赤外
線検出素子の面積と同サイズとなるため、赤外線検出器
の小型化や低コスト化を図ることができる。

【００３９】従来の熱型赤外線検出器、特に、感熱抵抗
素子を用いたボロメータや焦電型赤外線検出器において
は、赤外線検出素子の周辺温度変化に起因する検出信号
と赤外線照射に起因する検出信号を分離することができ
ない。そのため、一般には、赤外線検出素子と同一の温
度特性を有する温度補償素子を赤外線検出素子の近傍に
配置し、この温度補償素子と赤外線検出素子のそれぞれ
の出力の差を得ることにより赤外線検出素子の周辺温度
変化に起因する検出信号をキャンセルし、赤外線照射に
起因する検出信号のみを赤外線検出素子の出力としてい
る。

【００４０】なお、このような温度補償素子としては赤
外線検出素子と全く同一の温度特性を有する赤外線検出
素子を設け、この温度補償素子に対して検知対象である
赤外線が入射しないように赤外線を遮断することが赤外
線検出素子の周辺温度変化による影響を軽減するのに最
も有効である。

【００４１】本発明の実施の形態の赤外線検出器におい
ては、基板１の表面に形成されている赤外線検出素子３
を温度補償素子として用い、赤外線検出素子３の形成位
置の基板１の裏面に赤外線反射膜１３（または赤外線吸
収膜）を形成すれば、赤外線検出素子３に入射する赤外
線を有効に遮断することができる。なお、赤外線反射膜
１３としては、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｌなどの赤外線反
射が良好な金属膜を用いればよい。また、赤外線吸収膜
としては、金黒膜やカーボンブラックを分散した塗料を
印刷して形成した膜などを用いればよい。

【００４２】従来、照射された赤外線の遮断は、赤外線
反射膜を赤外線検出素子基板とは別個の赤外線フィルタ
基板上に形成するか、または独立の遮光板を配置するこ
とによって達成していたため、赤外線検出素子基板と赤
外線フィルタ基板、または赤外線検出素子基板と遮光板
の位置合わせを高精度に行う必要があった。

【００４３】しかし、本発明の実施の形態の赤外線検出
器において、赤外線反射膜は赤外線検出素子と温度補償
素子が形成されている赤外線検出素子基板の裏面に形成
されている。従って、赤外線反射膜は、赤外線検出素子
基板の作製時のウェハープロセスでフォトエッチングな
どの手法により高精度に位置決めして形成することがで
きる。これにより、従来の赤外線検出器のように別個の
基板に形成された赤外線反射膜と温度補償素子の位置合
わせを行う必要がなく、製造工程の単純化や低コスト化
を図ることができる。

【００４４】また、赤外線検出素子基板１６と絶縁性基
板８の間の電気的な接続においては、いわゆるフィリッ
プチップボンディングの技術を用いている。例えば、赤
外線検出素子基板１６の電極４にワイヤボンダを用いて
金のスタッドバンプを突起電極５として形成し、導電性
接着剤による接着、はんだ付け、熱圧着などにより絶縁
性基板８の電極６に対して電気的、機械的な接続を行っ
ている。

【００４５】この時、金のスタッドバンプの代わりに、
はんだバンプを形成することができる。また、はんだボ
ールをバンプとすることも可能である。さらに、これら
のバンプを絶縁性基板８の電極６上に形成することも可
能である。

【００４６】突起電極５は、赤外線検出素子基板１６と
絶縁性基板８の間の電気的な接続を確実に行うために形
成された電極であるが、例えば、電極４または６上に凸
状部を形成し、この凸状部を突起電極５として用いるよ
うに構成することも可能である。

【００４７】絶縁性基板８の空洞部１０は、赤外線検出
素子基板１６の空洞部１４、１５と併せて、赤外線検出
素子２、３が十分な間隔を保ってマイクロエアブリッジ
構造となる空間を与えている。ここで、空洞部１０は以
下に述べるような作用を有している。

【００４８】すなわち、本発明の実施の形態の赤外線検
出器において、上述したように、赤外線検出素子基板１
６と絶縁性基板８は、通常数１０μｍ程度の高さを有す
る突起電極５を介して電気的に接続され、赤外線検出素
子基板１６の周囲から接着部材１１によって気密に固定
される。この際、接着部材１１として樹脂接着剤を用い
た場合、接着部材１１は赤外線検出素子基板１６と絶縁
性基板８の間の突起電極５によって形成された隙間に毛
細管現象によって浸透する。

【００４９】ここで、従来の赤外線検出器のように絶縁
性基板８ａに空洞部１０が形成されていない場合、図２
に示すように、接着部材１１はマイクロエアブリッジ構
造の赤外線検出素子２まで浸透するので、赤外線検出素
子２の熱絶縁性を劣化させてしまう。

【００５０】ところが、本発明の実施の形態の赤外線検
出器のように絶縁性基板８に空洞部１０が形成されてい
ることにより、図３に示すように、マイクロエアブリッ
ジ構造の赤外線検出素子２と絶縁性基板８の間隔が広が
るので、接着部材１１が赤外線検出素子２まで浸透する
ことを阻止することができる。

【００５１】また、図４に示すように、絶縁性基板８に
形成される空洞部１０を赤外線検出素子基板１６に形成
される空洞部１４よりも大きくすることで、より確実に
接着部材１１が赤外線検出素子２に浸透することを避け
ることができる。

【００５２】なお、空洞部１０を空洞部１４よりも大き
くすることにより、赤外線検出素子基板１６と絶縁性基
板８の位置合わせの精度が低くても、空洞部１４と空洞
部１０を確実に位置合わせすることが可能となる。従っ
て、フィリップチップボンディングの実装上問題となる
位置合わせ精度の不足による赤外線検出器の製造歩留ま
りの低下を避けることができる。

【００５３】さらに、赤外線検出素子基板１６と絶縁性
基板８を接着部材１１によって固定する際、空洞部１
０、１４、１５によって形成される空間に低熱伝導率ガ
スを充填すれば、マイクロエアブリッジ構造の赤外線検
出素子部２の熱抵抗を大きくすることができ、赤外線検
出素子２の感度を大きくすることができる。

【００５４】なお、低熱伝導率ガスとしては、分子量の
大きい単原子分子ガスは一般に熱伝導率が低いので、例
えば、アルゴン、クリプトン、キセノンなどの不活性ガ
スが用いられる。

【００５５】ガスの充填方法としては、例えば接着部材
１１として紫外線硬化型の樹脂を用い、上記ガスの雰囲
気中でディスペンサによりこのような樹脂を塗布した
後、同雰囲気下で紫外線硬化を行うなどの方法がある。

【００５６】また、接着部材１１の形成方法としては、
上述した方法の他に、図５または図６に示すように、例
えば熱可塑性のエポキシ樹脂チップ１１ａ、１１ｂを赤
外線検出素子基板１６を取り囲むようなリング状に予め
成型し、これを赤外線検出素子基板１６の周辺に設置
し、加熱により軟化して接着した後、冷却して固定する
こともできる。

【００５７】接着部材１１としてはガラスを用いること
もできる。この場合に用いるガラスとしては、赤外線検
出素子基板１６の電極４や赤外線検出素子２を構成する
素子膜および突起電極５などに使用する材料の耐熱性に
もよるが、これらの劣化を防ぐために低融点ガラスを用
いることが望まれる。

【００５８】例えば、赤外線検出素子基板１６の電極４
や赤外線反射膜１３にＡｌを用いる場合にはＡｌの耐熱
温度が４５０゜Ｃ程度までであり、Ａｕを用いる場合に
はＡｕの耐熱温度が６５０゜Ｃ程度までである。従っ
て、軟化点が６５０゜Ｃ以下、特に４５０゜Ｃ以下の低
融点ガラスを用いることが望ましい。

【００５９】このような軟化点を有する低融点ガラスと
しては、例えば軟化点が４５０゜Ｃ以下であるＢ２Ｏ３
・ＰｂＯ系複合ガラスなどが用いられる。また、軟化点
が６５０゜Ｃ以下の低融点ガラスとしては、ＰｂＯ・Ｂ
２Ｏ３・ＳｉＯ２系ガラス、ＰｂＯ・Ｂ２Ｏ３・ＳｉＯ
２・Ａｌ２Ｏ３系ガラス、ＺｎＯ・Ｂ２Ｏ３・ＳｉＯ２
系ガラス、ＺｎＯ・Ｂ２Ｏ３・ＳｉＯ２・Ａｌ２Ｏ３系
ガラスなどが用いられる。

【００６０】接着部材１１として低融点ガラス、例えば
低融点ガラスペーストを用いた場合に、この低融点ガラ
スペーストをディスペンサなどで塗布した後、電気炉で
加熱溶融し硬化させて接着部材を形成する方法や、上記
の熱可塑性エポキシ樹脂の場合と同様に、低融点ガラス
を赤外線検出素子基板１６を取り囲むリング状に成型
し、これを赤外線検出素子基板１６の周辺に設置した
後、電気炉で加熱溶融し硬化させて接着部材を形成する
方法がある。

【００６１】なお、これらの方法を用いた場合において
も、接着部材１１として用いられる樹脂または低融点ガ
ラスがその軟化時に毛細管現象によりマイクロエアブリ
ッジ構造の赤外線検出素子２まで浸透し、赤外線検出素
子２の熱絶縁を劣化させてしまうことが生じる。しか
し、上述したように、絶縁性基板８に空洞部１０を形成
すれば、マイクロエアブリッジ構造の赤外線検出素子２
と絶縁性基板８の間隔が広がるので、赤外線検出素子２
まで接着部材１１が浸透する現象を阻止することができ
る。

【００６２】さらに、絶縁性基板８の空洞部１０の底面
に赤外線反射膜９を形成すれば、赤外線検出素子基板１
６を通過し、赤外線検出素子２に入射した赤外線の中で
赤外線検出素子２で吸収されずに透過した赤外線が赤外
線反射膜９で反射され、赤外線検出素子２に再度入射し
て吸収させることができる。これによって赤外線検出素
子２の感度をさらに大きくすることができる。なお、こ
のような赤外線反射膜９としては、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｕ、
Ａｌなどの赤外線反射が良好な金属膜を用いればよい。

【００６３】絶縁性基板８は、以上述べたように、電気
的に絶縁性を有し、空洞部１０および赤外線検出素子２
の出力を取り出して外部に接続するための電極６が形成
可能である基板であればよい。例えば、空洞部を形成
し、上述の電極や赤外線反射膜を印刷形成した積層セラ
ミックス基板の作製技術や通常の電気回路に用いられる
ガラスエポキシなどのプリント配線基板の作製技術を応
用して絶縁性基板８を製造することができる。

【００６４】特に、後者のプリント配線基板の作製技術
を応用する場合、プリント配線基板のスルーホールを側
面電極７として使用し、機械加工または積層技術などに
より空洞部１０を容易に形成し、さらにスルーホールの
形成時の金属膜メッキ工程において赤外線反射膜９を一
括して形成することもできる。従って、赤外線検出器の
生産性が良好であり、低コスト化が容易となる後者の方
が望ましい。

【００６５】図７は本発明の実施の形態の赤外線検出器
の製造工程途中の状態を示す図、図８は本発明の実施の
形態の赤外線検出器の製造工程途中の別の状態を示す
図、図９は本発明の実施の形態の赤外線検出器の製造工
程終了後の状態を示す図であり、図７（ａ）、図８
（ａ）、図９（ａ）はその平面図、図７（ｂ）、図８
（ｂ）、図９（ｂ）はその一断面図を示している。

【００６６】上述したようにプリント配線基板の作製技
術を応用する場合、例えば、図７（ａ）、図７（ｂ）に
示すように、側面電極７となる電極が形成されるスルー
ホール２１と、赤外線検出素子基板１６の突起電極５を
介して電極が形成されるスルーホール２１と電気的に接
続される電極２２とがそれぞれ形成され、さらに空洞部
１０に対応する空洞部２３が設けられている基本ユニッ
トが多数形成されているプリント配線基板２０を絶縁性
基板８として用いている。

【００６７】次に、図８（ａ）、図８（ｂ）に示すよう
に、赤外線検出素子基板２４をプリント配線基板２０に
対してフィリップチップボンディングした後、その周辺
部を接着部材２５により一括して固定して封止する。

【００６８】さらに、このように構成されたプリント配
線基板をダイサーなどでスルーホール２１を横切るよう
に切断すれば、図９（ａ）、図９（ｂ）に示すように、
切断されたスルーホール２１に対応する側面電極２６を
備えた表面実装型の赤外線検出器が生産性が良く、低コ
ストで製造可能となる。

【００６９】また、絶縁性基板８として赤外線検出器の
出力信号を増幅、信号処理するための処理回路が形成さ
れている回路基板を用い、このような回路基板に空洞部
１０および赤外線検出素子２の出力信号の取り出しのた
めの電極６をそれぞれ形成し、赤外線検出素子基板１６
を直接フィリップチップ実装してその周囲を接着部材１
１で固定するようにしても良い。

【００７０】このような構成によれば、絶縁性基板８と
して特別な基板を用いることなく、通常のプリント配線
基板を用い、さらに赤外線検出素子の検出信号の増幅、
信号処理のための処理回路を同一のプリント配線基板上
に実装して赤外線検出素子と一体化することにより、赤
外線検出器のより低コスト化、小型化を図ることができ
る。

【００７１】また、上述のように空洞部１０、１４、１
５によって構成される空間に低熱伝導率ガスを充填する
場合には、絶縁性基板８として積層セラミックス基板を
用い、接着部材１１として低融点ガラスを用いれば、特
に機密性が高く高信頼性のガス封入が可能となる。

【００７２】

【発明の効果】以上、本発明の赤外線検出器によれば、
従来の赤外線検出器と比較して、赤外線検出器の部品と
しての構造が簡単で小型化が容易であり、表面実装が可
能であり、かつ生産性がよく、低コストにすることがで
きる。

【００７３】また、赤外線検出素子をその検出信号を処
理する処理回路が実装される基板を用いて一体化するこ
とが可能であり、赤外線検出器として、より低コスト
化、小型化を容易にすることができる。

【００７４】さらに、本発明の赤外線検出器に用いられ
る赤外線検出素子としては、焦電センサ、サーモパイ
ル、感温抵抗型ボロメータなどに用いられる熱型の赤外
線検出素子であれば全て適用可能であり、高感度、小
型、低コストの赤外線検出器が実現できる。

【００７５】特に、本発明の赤外線検出器の赤外線検出
素子として、感熱抵抗型ボロメータ素子を用いれば、温
度補償素子に対する赤外線の遮断が容易であり、また検
出信号の処理回路を同一基板上に集積することが容易で
あり、高精度で小型、低コストの非接触温度センサを容
易に実現可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の赤外線検出器の構成を示
す断面図である。

【図２】従来の赤外線検出器の構成の一例を示す断面図
である。

【図３】本発明の実施の形態の赤外線検出器の構成の一
部を示す断面図である。

【図４】本発明の実施の形態の赤外線検出器の他の構成
の一部を示す断面図である。

【図５】本発明の実施の形態の赤外線検出器の他の構成
の一部を示す断面図である。

【図６】本発明の実施の形態の赤外線検出器の他の構成
の一部を示す断面図である。

【図７】本発明の実施の形態の赤外線検出器の製造工程
途中の状態を示す図である。

【図８】本発明の実施の形態の赤外線検出器の製造工程
途中の別の状態を示す図である。

【図９】本発明の実施の形態の赤外線検出器の製造工程
終了後の状態を示す図である。

【符号の説明】

１基板２、３赤外線検出素子４、６、２２電極５突起電極７、２６側面電極８絶縁性基板９、１３赤外線反射膜１０、１４、１５、２３空洞部１１、２５接着部材１２赤外線反射防止膜１６、２４赤外線検出素子基板２０プリント配線基板２１スルーホール

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】赤外線透過性を有し、表面から裏面に向
かって貫通しない空洞部が形成され、この空洞部上に赤
外線検出素子が形成されている第１の基板と、前記第１の基板に形成されている赤外線検出素子に対向
して空洞部が形成されている絶縁性を有する第２の基板
と、前記第１の基板と前記第２の基板を電気的に接続するた
めの突起電極と、前記第１の基板と前記第２の基板を固定するための接着
部材とを備えていることを特徴とする赤外線検出器。
【請求項２】前記第１の基板は（１００）面方位の単
結晶シリコンによって構成され、前記第１の基板の空洞
部は異方性エッチングによって形成されていることを特
徴とする請求項１に記載の赤外線検出器。
【請求項３】前記第１の基板の空洞部の底面は平坦で
あることを特徴とする請求項１に記載の赤外線検出器。
【請求項４】前記接着部材は、樹脂またはガラスのい
ずれかによって構成されていることを特徴とする請求項
１から３のいずれかに記載の赤外線検出器。
【請求項５】前記第２の基板には、外部に接続可能な
電極が形成されていることを特徴とする請求項１から４
のいずれかに記載の赤外線検出器。
【請求項６】前記第２の基板の空洞部は前記第１の基
板の空洞部よりも大きいことを特徴とする請求項１から
５のいずれかに記載の赤外線検出器。
【請求項７】前記第２の基板の空洞部の底面に赤外線
反射膜が形成されていることを特徴とする請求項１から
６のいずれかに記載の赤外線検出器。
【請求項８】前記第１の基板の空洞部と前記第２の基
板の空洞部には、低熱伝導率ガスが充填されていること
を特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の赤外線
検出器。
【請求項９】前記第１の基板の裏面には赤外線反射防
止膜または赤外線フィルタ膜のいずれかが形成されてい
ることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の
赤外線検出器。
【請求項１０】前記赤外線検出素子は感熱抵抗素子を
用いたボロメータを構成し、前記第１の基板に前記赤外
線検出素子と同一形状、同一温度特性を有する温度補償
素子が形成され、この温度補償素子の形成位置の前記第
１の基板の裏面に赤外線反射膜または赤外線吸収膜のい
ずれかが形成されていることを特徴とする請求項１から
９のいずれかに記載の赤外線検出器。
【請求項１１】前記赤外線検出素子の出力信号を処理
する処理回路が前記第２の基板に形成されていることを
特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の赤外線
検出器。