JP2013044560A - Infrared sensor and manufacturing method of the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、赤外線を検知するセンサ素子を実装した表面実装型の赤外線センサおよびその製造方法に関する。 The present invention relates to a surface-mount type infrared sensor on which a sensor element for detecting infrared rays is mounted and a method for manufacturing the same.
赤外線センサは、赤外線を検知する赤外線センサ素子を備えている。赤外線センサ素子の一つとして用いられる焦電素子は、赤外線が照射されて生じる温度変化に応じて、表面電荷が変動するという特徴を有しており、この特徴を利用して赤外線を検知している。 The infrared sensor includes an infrared sensor element that detects infrared rays. The pyroelectric element used as one of the infrared sensor elements has a feature that the surface charge fluctuates according to the temperature change caused by the irradiation of the infrared ray, and this feature is used to detect the infrared ray. Yes.
また、赤外線センサは、赤外線センサ素子やその他の実装部品が収納されている内部空間にガスや水分が侵入すると、絶縁抵抗の劣化や腐食が進行し、長期的な信頼性に影響することがあるため、気密性が必要となる。 Infrared sensors, when gas or moisture enters the internal space in which infrared sensor elements and other mounting parts are housed, deterioration of insulation resistance and corrosion progress, which may affect long-term reliability. Therefore, airtightness is required.
赤外線センサを他の電子部品とともに基板へ表面実装する場合、一般的に200℃以上のリフロー炉を通過させる。したがって、リフロー工程で発生する加熱による内部圧力の上昇を考慮した構造設計が重要となる。 When the infrared sensor is surface-mounted together with other electronic components on a substrate, it is generally passed through a reflow furnace at 200 ° C. or higher. Therefore, it is important to design the structure in consideration of an increase in internal pressure due to heating generated in the reflow process.
図4は、従来の表面実装型の赤外線センサを示す図で、図4(a)は平面図、図4(b)は、G−G線断面図、図4(c)は、H−H線断面図である。赤外線センサ素子15は、赤外線センサ素子15の出力信号をインピーダンス変換するFET(電界効果トランジスタ)16とともにパッケージ12へ実装される。さらに、パッケージ12の上面に設けられた開口部に、赤外線を透過させる赤外線透過用フィルタ等からなるパッケージ蓋13で蓋をし、接着剤を用いて封止され、赤外線センサ11となる。赤外線センサ11には、赤外線センサ素子15やFET16と電気的に接続した、入出力端子およびグランド端子からなる外部端子20が設けられており、表面実装が可能となっている。このような表面実装型の赤外線センサは例えば特許文献1に提案されている。
4A and 4B are diagrams showing a conventional surface-mount type infrared sensor. FIG. 4A is a plan view, FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line GG, and FIG. It is line sectional drawing. The
図4に示すような従来の表面実装型の赤外線センサは、パッケージ12とパッケージ蓋13を熱硬化性の接着剤を用いて接合している。このような構成において、熱硬化性の接着剤を硬化させるために加熱した場合に、赤外線センサ11の内部が高気密であるため、加熱により発生したガスや水蒸気により、赤外線センサ11の内部の圧力が上昇する。このとき、パッケージ12とパッケージ蓋13を固定している接着剤が外側に滲み出し、十分な接着強度が得られず、パッケージ蓋13が剥がれたり、位置ずれを起こしたりする可能性があるという課題がある。また、赤外線センサ11を表面実装するリフロー工程の際も、赤外線センサ11が加熱されるため、上述した場合と同様にセンサ内部の圧力が上昇し、パッケージ蓋13の剥がれや位置ずれが発生したり、センサ内部の素子の性能に影響したりする可能性があるという課題がある。
In a conventional surface-mount type infrared sensor as shown in FIG. 4, the
本発明は、上述した課題を解決するためになされたもので、その目的は、パッケージとパッケージ蓋との確実な接合を、容易な構成で実現する表面実装型の赤外線センサおよびその製造方法を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a surface-mount type infrared sensor that realizes reliable bonding between a package and a package lid with an easy configuration and a method for manufacturing the same. It is to be.
本発明は、赤外線センサおよび前記赤外線センサ素子の出力信号をインピーダンス変換して出力する変換部材を収納するパッケージに、底面部、前記底面部の周囲に立設する側面部を設け、前記底面部に対向する面に前記開口部を形成し、前記側面部の開口部を形成した側の端縁部の少なくとも一部に、前記パッケージの内部と外部を連通し封止可能な通気手段を設けた構成である。この構成により、前記端縁部に前記パッケージ蓋を接合した後に、赤外線センサ内部で発生したガスや水蒸気等を逃がすことができる。したがって、圧力上昇による前記パッケージと前記パッケージ蓋の剥がれや位置ずれを防ぐことが可能となる。 The present invention provides a package that houses an infrared sensor and a conversion member that outputs an output signal of the infrared sensor element by impedance conversion, and includes a bottom surface portion and a side surface portion that stands up around the bottom surface portion. A structure in which the opening is formed on the opposing surface, and a ventilation means capable of communicating and sealing the inside and the outside of the package is provided on at least a part of the edge of the side surface on which the opening is formed. It is. With this configuration, it is possible to release gas, water vapor, and the like generated inside the infrared sensor after the package lid is joined to the edge portion. Therefore, it is possible to prevent peeling and displacement of the package and the package lid due to an increase in pressure.
すなわち、本発明によれば、赤外線を検知する赤外線センサ素子と、前記赤外線センサ素子の出力信号をインピーダンス変換して出力する変換部材と、前記赤外線センサ素子および前記変換部材を収納し一面に開口部を有するパッケージと、前記開口部を塞ぐとともに赤外線を透過する手段を有するパッケージ蓋とを備える赤外線センサであって、前記パッケージは、底面部と、前記底面部の周囲に立設する側面部とからなり、前記底面部に対向する面に前記開口部を形成し、前記側面部の開口部を形成した側の端縁部の少なくとも一部に、前記パッケージの内部と外部を連通し、封止剤にて封止可能な通気手段が設けられ、前記端縁部に前記パッケージ蓋が接合されていることを特徴とする赤外線センサが得られる。 That is, according to the present invention, an infrared sensor element that detects infrared rays, a conversion member that impedance-converts and outputs an output signal of the infrared sensor element, and the infrared sensor element and the conversion member are accommodated in an opening. And a package lid having a means for blocking the opening and transmitting infrared rays, the package comprising: a bottom surface portion; and a side surface portion standing around the bottom surface portion. The opening is formed on the surface facing the bottom surface, and the inside and outside of the package are communicated with at least a part of the edge on the side where the opening of the side surface is formed. An infrared sensor is provided, characterized in that a venting means capable of sealing is provided, and the package lid is joined to the edge portion.
また、本発明によれば、前記通気手段は、前記端縁部の内側と外側がつながっている溝であることを特徴とする上記の赤外線センサが得られる。 Further, according to the present invention, the infrared sensor is obtained, wherein the ventilation means is a groove in which the inner side and the outer side of the edge portion are connected.
また、本発明によれば、前記通気手段は、前記パッケージ蓋が接合された状態で、前記開口部を形成した側の少なくとも一部が外部に露出していることを特徴とする上記の赤外線センサが得られる。 According to the present invention, in the infrared sensor, the ventilation means is exposed to the outside at least a part on the side where the opening is formed in a state where the package lid is joined. Is obtained.
また、本発明によれば、前記パッケージ蓋は導電性を有する材料からなり、前記パッケージは絶縁性を有する材料からなり、前記通気手段の前記パッケージ蓋と対向する少なくとも一部には導電性を有する第一の導電部材を設け、前記パッケージには、前記赤外線センサ素子および前記変換部材のグランド電位となる部位と前記第一の導電部材とを電気的に接続する第二の導電部材を配設し、前記通気手段は導電性を有する封止剤で封止されることを特徴とする上記の赤外線センサが得られる。 According to the invention, the package lid is made of a conductive material, the package is made of an insulating material, and at least a part of the ventilation means facing the package lid is conductive. A first conductive member is provided, and a second conductive member for electrically connecting the first conductive member and a portion of the infrared sensor element and the conversion member, which is a ground potential, is provided in the package. The above infrared sensor is obtained in which the ventilation means is sealed with a conductive sealant.
また、本発明によれば、前記第二の導電部材は、前記パッケージに埋設され、前記赤外線センサおよび前記変換部材を囲うように前記パッケージの全体に配置されることを特徴とする上記の赤外線センサが得られる。 Further, according to the present invention, the second conductive member is embedded in the package and is disposed over the package so as to surround the infrared sensor and the conversion member. Is obtained.
また、本発明によれば、前記パッケージは配線基板であり、前記第一の導電部材および前記第二の導電部材は、配線パターンで形成されることを特徴とする上記の赤外線センサが得られる。 According to the present invention, there is obtained the above infrared sensor, wherein the package is a wiring board, and the first conductive member and the second conductive member are formed by a wiring pattern.
また、本発明によれば、赤外線を検知する赤外線センサ素子と、前記赤外線センサ素子の出力信号をインピーダンス変換して出力する変換部材と、前記赤外線センサ素子および前記変換部材を収納し一面に開口部を有するパッケージと、前記開口部を塞ぐとともに赤外線を透過する手段を有するパッケージ蓋とを備える赤外線センサの製造方法であって、前記パッケージには、底面部と、前記底面部の周囲に立設する側面部を設け、前記底面部に対向する面に前記開口部を形成し、前記側面部の開口部を形成した側の端縁部に、前記パッケージの内部と外部を連通する通気手段を設け、前記端縁部に前記パッケージ蓋を接合した後に、前記通気手段を封止剤で封止することを特徴とする赤外線センサの製造方法が得られる。 Further, according to the present invention, an infrared sensor element that detects infrared rays, a conversion member that impedance-converts an output signal of the infrared sensor element, and outputs the infrared sensor element and the conversion member. And a package lid having a means for closing the opening and transmitting infrared rays, wherein the package is provided with a bottom surface and standing around the bottom surface portion. A side surface is provided, the opening is formed on a surface facing the bottom surface, and a ventilation means for communicating the inside and the outside of the package is provided on an edge of the side on which the opening is formed. After the package lid is joined to the edge portion, the ventilation means is sealed with a sealant, and an infrared sensor manufacturing method is obtained.
また、本発明によれば、前記パッケージ蓋は導電性を有する材料で構成し、前記パッケージは絶縁性を有する材料で構成し、前記通気手段の前記パッケージ蓋と対向する少なくとも一部に導電性を有する第一の導電部材を設け、前記パッケージに、前記赤外線センサ素子および前記変換部材のグランド電位となる部位と前記第一の導電部材とを電気的に接続する第二の導電部材を配設し、前記通気手段を導電性を有する封止剤で封止することを特徴とする上記の赤外線センサの製造方法が得られる。 Further, according to the present invention, the package lid is made of a conductive material, the package is made of an insulating material, and at least a part of the ventilation means facing the package lid is made conductive. A first conductive member having a first conductive member is provided, and a second conductive member for electrically connecting the first conductive member to the infrared sensor element and a portion to be a ground potential of the conversion member is disposed in the package. The method for manufacturing the infrared sensor is obtained by sealing the ventilation means with a conductive sealant.
また、本発明によれば、前記第二の導電部材を、前記パッケージに埋設し、前記赤外線センサおよび前記変換部材を囲むように前記パッケージの全体に配置することを特徴とする上記の赤外線センサの製造方法が得られる。 According to the present invention, in the infrared sensor, the second conductive member is embedded in the package and disposed in the entire package so as to surround the infrared sensor and the conversion member. A manufacturing method is obtained.
本発明によれば、パッケージとパッケージ蓋を接合した後に、表面実装するためのリフロー工程等で加熱をした場合においても、赤外線センサ内部で発生したガスや水蒸気等を逃がすことができる。このため、赤外線センサ内部の圧力の上昇を緩和し、パッケージとパッケージ蓋の剥がれや位置ずれ等を防ぐことが可能となる。さらに、通気手段に第一の導電部材を設け、赤外線センサ素子および前記変換部材のグランド電位となる部位と前記第一の導電部材とを電気的に接続する第二の導電部材を設け、通気手段を導電性を有する封止剤で封止することにより、パッケージおよびパッケージ蓋がグランド電位となり、外部からの電磁ノイズをシールドことも同時に実現できる。 According to the present invention, even when heating is performed in a reflow process for surface mounting after bonding a package and a package lid, gas, water vapor, and the like generated inside the infrared sensor can be released. For this reason, it is possible to mitigate an increase in pressure inside the infrared sensor and prevent peeling and displacement of the package and the package lid. Further, the ventilation means is provided with a first conductive member, and a second conductive member for electrically connecting the first sensor member and the infrared sensor element and the conversion member to be a ground potential is provided. Is sealed with a conductive sealant, so that the package and the package lid are at a ground potential, and electromagnetic noise from the outside can be shielded at the same time.
したがって、本発明により、パッケージとパッケージ蓋との確実な接合を、容易な構成で実現する表面実装型の赤外線センサおよびその製造方法を提供することが可能となる。 Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a surface-mount type infrared sensor and a method for manufacturing the same that can realize reliable bonding between the package and the package lid with an easy configuration.
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第一の実施の形態)
図1は、本発明の第一の実施の形態の赤外線センサを示す図で、図1(a)は平面図、図1(b)は、A−A線断面図、図1(c)は、B−B線断面図である。
(First embodiment)
1A and 1B are diagrams showing an infrared sensor according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1A is a plan view, FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line AA, and FIG. , BB line sectional view.
本発明の赤外線センサ1は、赤外線を検知する赤外線センサ素子5と、赤外線センサ素子5の出力信号をインピーダンス変換して出力する変換部材であるFET6と、赤外線センサ素子5およびFET6を収納するパッケージ2と、赤外線を透過する手段を有するパッケージ蓋3を備えている。パッケージ2は、底面部2aと、底面部2aの周囲に立設する側面部2bとからなり、底面部2aに対向する面に開口部4を形成している。また、側面部2bの開口部を形成した側(開口面)の端縁部2cには、パッケージ2の内部と外部を連通し封止可能な通気手段として溝7が形成されている。さらに、端縁部2cにパッケージ蓋3が接合している構成となっている。
The infrared sensor 1 of the present invention includes an
溝7は、端縁部2cの内側と外側がつながって形成されていればばよく、形成位置や数量は限定されない。溝7を形成することにより、パッケージ2とパッケージ蓋3が接合されたときにも、赤外線センサ1の内部と外部の通気を行うことが可能となる。パッケージ2とパッケージ蓋3が接合され、赤外線センサ素子5やFET6等の内部部品の表面実装を行うリフロー工程の後や、赤外線センサの表面実装を行うそれぞれのリフロー工程の後に、溝7は封止剤により封止することが可能である。
The
本発明では、溝7をパッケージ2の端縁部2cに設けることにより、赤外線センサの表面実装を行った後で赤外線センサを密閉することが非常に容易となる。例えば、通気手段をパッケージ底面に設けた場合や、パッケージ側面に設けた場合には、表面実装基板や、赤外線センサと同時に実装される他の部品等に妨げられ、通気手段の封止工程のタイミングが制限されたり、封止工程が煩雑になったりすることが考えられる。本発明の構成により、封止工程は生産性を考えたタイミングで行うことができるため、量産性や設計自由度も向上する。
In the present invention, by providing the
溝7の形状は特に限定されないが、溝7を封止する際に、封止剤がパッケージ2の内側や外側へ流れ込むのを防ぐために、溝7の中心に向かって下るような傾斜を設けたり、封止剤の流れ込み経路を設けたりすることも可能である。
The shape of the
また、端縁部2cに接合するパッケージ蓋3を、パッケージ2の開口面の外形寸法よりも小さくし、溝7の一部を開口面側に露出させる構造とするのが好ましい。この構成により、封止剤を注入するときの作業性が格段に良くなり製造が容易となる。
In addition, it is preferable that the
赤外線センサ素子5は、パッケージ2内部に、受光面となる開口面と平行またはほぼ平行に設置される。赤外線センサ素子5として、表裏面に一対の電極を形成した焦電素子が用いられ、その材質は、チタン酸ジルコン酸鉛やチタン酸バリウム等の強誘電体セラミック、タンタル酸リチウム等の単結晶、ポリフッ化ビニリデン等の有機材料が用いられる。なお、焦電素子に複数組の電極を形成したり、複数の赤外線センサ素子を使用したりすることも可能である。
The
赤外線センサ素子5の出力信号をインピーダンス変換して出力するための変換部材として、本実施の形態では、FET6を使用した。用途に応じて、FET6の他にコンデンサや抵抗等の電子部品を加えて変換部材としてもよい。
In this embodiment, the
また、パッケージ2の底面部2aの外側には、赤外線センサ1の入出力を行う入出力端子と、グランド電位を有するグランド端子からなる外部端子10が設けられ、パッケージ2の内側面には、外部端子10と配線パターン等にてそれぞれ電気的に接続された入出力内部端子およびグランド内部端子が設けられている。赤外線センサ素子5およびFET6は、入出力内部端子およびグランド内部端子に導電性接着剤等で電気的に接続する構成となっている。ここで、入出力内部端子およびグランド内部端子は、パッケージ2に直接設けて、赤外線センサ素子5やFET6と接続してもよいし、回路基板を別途準備し、この回路基板に設けて接続してもよい。また、赤外線センサ素子5やFET6の配置場所は、特に限定されないが、小型化を考慮して、パッケージ2の内部に段差を設けて、赤外線センサ素子5とFET6を、一定の距離を開けて重ねるように配置するのが好ましい。
Further, outside the
パッケージ蓋3は、パッケージ2の開口部を塞ぐとともに、特定範囲の波長を持つ赤外線をパッケージ2の内部に透過させる機能を有している。パッケージ蓋3として、シリコンやゲルマニウムからなる赤外線透過フィルタや赤外線透過レンズ等公知の材料を用いることができるが、導電性を有する材料を用いるのが特に好ましい。
The
パッケージ2は、セラミック基板やガラスエポキシ基板等の公知の配線基板、樹脂成型、金属加工等により作製することが可能であるが、内部に配置する赤外線センサ素子5やFET6の実装や配線を考慮すると、配線基板を用いるのが特に好ましい。また、パッケージ2とパッケージ蓋3の接合は、エポキシ系の熱硬化接着剤が使用できる。
The
(第二の実施の形態)
図2は、本発明の第二の実施の形態の赤外線センサを示す図。図2(a)は平面図、図2(b)は、C−C線断面図、図2(c)は、D−D線断面図である。本実施の形態は、基本構成や構成材料は、第一の実施の形態と同じであるので、第一の実施の形態と異なる部分について説明する。
(Second embodiment)
FIG. 2 is a diagram showing an infrared sensor according to a second embodiment of the present invention. 2A is a plan view, FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line CC, and FIG. 2C is a cross-sectional view taken along the line DD. Since the basic configuration and the constituent materials of the present embodiment are the same as those of the first embodiment, only the portions different from the first embodiment will be described.
本実施の形態では、パッケージ2の端縁部2cに設けられた溝7に、第一の導電部材として配線パターンのランドを形成し、この溝7に形成したランドとパッケージ2の内側面に設けたグランド内部端子との間を、第二の導電部材である配線パターン9にて電気的に接合した構成である。この配線パターン9の形状は特に限定されず、多層基板を用いた貫通ビアによる配線も適用できる。さらに、溝7のランドと、端縁部2cに接合したパッケージ蓋3を導電性接着剤8により接合するとともに、溝7を封止する。この構成により、赤外線センサ1の密閉を行うと同時に、外部の電磁ノイズをシールドする機能を有することが可能となる。
In the present embodiment, a land of a wiring pattern is formed as a first conductive member in the
(第三の実施の形態)
図3は、本発明の第三の実施の形態の赤外線センサを示す図。図3(a)は平面図、図3(b)は、E−E線断面図、図3(c)は、F−F線断面図である。本実施の形態も、基本構成や構成材料は、第一の実施の形態と同じであるので、第一の実施の形態と異なる部分について説明する。
(Third embodiment)
FIG. 3 is a diagram showing an infrared sensor according to a third embodiment of the present invention. 3A is a plan view, FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line EE, and FIG. 3C is a cross-sectional view taken along line FF. Since the basic configuration and the constituent materials of the present embodiment are the same as those of the first embodiment, the differences from the first embodiment will be described.
本実施の形態は、第二の実施の形態と同様に、パッケージ2の端縁部2cに設けられた溝7に、第一の導電部材として配線パターンのランドを形成し、この溝7に形成したランドとパッケージ2の内側面に設けたグランド内部端子との間を、第二の導電部材として配線パターン9にて電気的に接合した構成である。さらに、本実施の形態では、配線パターン9の一部は、パッケージ2の底面部2aや側面部2bの内部に埋設され、赤外線センサ素子5およびFET6を囲むように、パッケージ2の全体に配置された構成となっている。この配線パターン9は、貫通ビアを設けた多層基板を使用して形成するのが好ましい。
In the present embodiment, as in the second embodiment, a land of a wiring pattern is formed as a first conductive member in the
さらに、第二の実施の形態と同様に、溝7のランドと、端縁部2cに接合したパッケージ蓋3を導電性接着剤8により接合するとともに、溝7を封止する。この構成により、赤外線センサ1の密閉を行うと同時に、外部の電磁ノイズを赤外線センサ1の全面でシールドする機能を有することが可能となる。加えて、パッケージ2は絶縁性を有することが可能であるため、赤外線センサ1内部に配置される赤外線センサ素子5やFET6とのショート不良や、赤外線センサ1外部に配置される電子部品とのショート不良等防止することが可能である。
Further, as in the second embodiment, the land of the
本発明の第三の実施の形態の赤外線センサについて、実施例を用いて具体的に説明する。 The infrared sensor of the third embodiment of the present invention will be specifically described using examples.
パッケージは、5.0mm×5.0mm×厚さ1.5mmのセラミック多層基板を使用した。パッケージの上面には、3.5mm×3.5mmの開口部を形成した。なお、パッケージの内部には、赤外線センサ素子を支持するための段差を設けるように、セラミック多層基板を加工した。この段差の赤外線センサ素子と接触する面には、赤外線センサ素子と電気的に接続する入出力内部端子とグランド内部端子をそれぞれ形成した。また、パッケージの底面部の内側には、FETと電気的に接続する入出力内部端子とグランド内部端子を形成した。これらの入出力内部端子とグランド内部端子は、貫通ビア等の配線パターンにて、パッケージの底面部の外側に形成した入出力端子およびグランド端子と電気的に接続した。ここで、セラミック多層基板において、パッケージの底面部に位置する部分の一層には全面(ただし、入出力端子と接続する部分を除く)に配線パターンを形成し、パッケージの側面部に位置する部分には、底面部に垂直な貫通ビアを、側面を一周するように複数形成し、グランド端子と接続してグランド電位とした。 As the package, a ceramic multilayer substrate having a size of 5.0 mm × 5.0 mm × thickness 1.5 mm was used. An opening of 3.5 mm × 3.5 mm was formed on the upper surface of the package. In addition, the ceramic multilayer substrate was processed so that the level | step difference for supporting an infrared sensor element might be provided in the inside of a package. An input / output internal terminal and a ground internal terminal that are electrically connected to the infrared sensor element were formed on the surface of the step contacting the infrared sensor element. In addition, an input / output internal terminal and a ground internal terminal electrically connected to the FET were formed inside the bottom surface of the package. These input / output internal terminals and ground internal terminals were electrically connected to the input / output terminals and the ground terminals formed outside the bottom surface of the package by wiring patterns such as through vias. Here, in the ceramic multilayer substrate, a wiring pattern is formed on the entire surface (excluding the portion connected to the input / output terminals) on one layer located on the bottom surface portion of the package, and on the portion located on the side surface portion of the package. A plurality of through vias perpendicular to the bottom surface portion were formed so as to go around the side surface and connected to the ground terminal to obtain a ground potential.
パッケージの端縁部には、幅0.5mm、深さ0.5mmの溝を2箇所形成した。溝の表面には、配線パターンのランドを形成し、パッケージ内に形成した配線パターンおよびグランド端子と電気的に接続した。 Two grooves having a width of 0.5 mm and a depth of 0.5 mm were formed at the edge of the package. A land of a wiring pattern was formed on the surface of the groove, and was electrically connected to the wiring pattern and the ground terminal formed in the package.
赤外線センサ素子は、3.0mm×3.0mm×厚さ0.1mmのチタン酸ジルコン酸鉛からなる焦電体の表裏面に電極を形成したものを使用し、パッケージ内側に形成した段差に配置した。また、FETは、1.5mm×1.5mm×厚さ1mmのものを使用し、パッケージの底面に配置した。ここで、パッケージ内部に形成した入出力内部端子とグランド内部端子には、導電性接着剤を予め塗布し、赤外線センサ素子およびFETを仮固定した。 Infrared sensor element uses a pyroelectric body made of lead zirconate titanate 3.0mm x 3.0mm x 0.1mm thick with electrodes formed on the steps formed inside the package did. The FET used was 1.5 mm × 1.5 mm × thickness 1 mm, and was arranged on the bottom of the package. Here, a conductive adhesive was applied in advance to the input / output internal terminal and the ground internal terminal formed inside the package, and the infrared sensor element and the FET were temporarily fixed.
パッケージ蓋は、4.0mm×4.0mm×厚さ0.5mmのシリコンからなる赤外線フィルタを使用し、パッケージの端縁部に配置した。ここで、パッケージの端縁部のパッケージ蓋と接合する部分には、エポキシ系の熱硬化接着剤を予め塗布し、パッケージ蓋を仮固定した。このとき、溝が形成されている部分には、熱硬化接着剤は塗布せず、パッケージの内部と外部を連通する通気手段を形成した。 As the package lid, an infrared filter made of silicon having a size of 4.0 mm × 4.0 mm × thickness 0.5 mm was used and arranged at the edge of the package. Here, an epoxy-based thermosetting adhesive was applied in advance to a portion of the package edge to be joined with the package lid, and the package lid was temporarily fixed. At this time, the thermosetting adhesive was not applied to the portion where the groove was formed, and a ventilation means for communicating the inside and the outside of the package was formed.
比較例として、端縁部に溝を形成しないパッケージを作製し、その他の構成は実施例と同様に作製した。比較例では、端縁部に溝を形成しないため、パッケージの内部と外部は通気が行われない構造とした。 As a comparative example, a package in which no groove was formed in the edge portion was manufactured, and other configurations were manufactured in the same manner as in the example. In the comparative example, a groove is not formed at the end edge portion, so that the inside and outside of the package are not vented.
実施例と比較例の試料をそれぞれ50個作製し、赤外線センサ素子およびFETを表面実装し、パッケージとパッケージ蓋を接合するための、第一リフロー工程に投入し、赤外線センサを作製した。リフロー条件は、ピーク温度260℃、15秒とした。 50 samples of each of the example and the comparative example were manufactured, the infrared sensor element and the FET were surface-mounted, and the first reflow process for joining the package and the package lid was put into an infrared sensor. The reflow conditions were a peak temperature of 260 ° C. and 15 seconds.
続いて、赤外線センサの表面実装を想定した第二リフロー工程に投入した。リフロー条件は、ピーク温度260℃、15秒とした。 Then, it put into the 2nd reflow process supposing surface mounting of an infrared sensor. The reflow conditions were a peak temperature of 260 ° C. and 15 seconds.
その後、実施例の赤外線センサに、パッケージの端縁部に形成した溝に導電性接着剤を注入し、熱硬化させた。これにより、溝の表面に形成された配線パターンのランドとパッケージ蓋の電気的接続と、赤外線センサの密閉を同時に行った。 Thereafter, a conductive adhesive was injected into the groove formed in the edge of the package in the infrared sensor of the example, and was cured by heat. Thereby, the land of the wiring pattern formed on the surface of the groove and the package lid were electrically connected and the infrared sensor was sealed at the same time.
実施例と比較例の、第一リフロー工程および第二リフロー工程投入後のパッケージ蓋の剥がれや位置ずれを目視で確認した。その結果を表1に示す。 The peeling and displacement of the package lid after the first reflow process and the second reflow process were visually confirmed in the examples and comparative examples. The results are shown in Table 1.
表1に示すように、本発明の実施例は、赤外線センサ素子およびFETを表面実装する第一のリフロー工程、赤外線センサを表面実装する第二のリフロー工程のいずれの工程後においても、パッケージ蓋の剥がれや位置ずれは発生しなかった。 As shown in Table 1, the embodiment of the present invention has a package lid after any of the first reflow process for surface mounting the infrared sensor element and the FET and the second reflow process for surface mounting the infrared sensor. No peeling or misalignment occurred.
以上説明したように、本発明によれば、パッケージとパッケージ蓋との確実な接合を、容易な構成で実現する表面実装型の赤外線センサおよびその製造方法を提供することが可能となる。さらに、赤外線センサの電磁ノイズのシールド効果も同時に得ることも可能となる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a surface-mount type infrared sensor that realizes reliable bonding between a package and a package lid with an easy configuration and a method for manufacturing the same. Furthermore, the electromagnetic noise shielding effect of the infrared sensor can be obtained at the same time.
1、11 赤外線センサ
2、12 パッケージ
2a 底面部
2b 側面部
2c 端縁部
3、13 パッケージ蓋
4 開口部
5、15 赤外線センサ素子
6、16 FET
7 溝
8 導電性接着剤
9 配線パターン
10、20 外部端子
DESCRIPTION OF
7
すなわち、本発明によれば、赤外線を検知する焦電素子として機能する赤外線センサ素子と、前記赤外線センサ素子の出力信号をインピーダンス変換して出力する変換部材と、前記赤外線センサ素子および前記変換部材を収納し一面に開口部を有するパッケージと、前記開口部を塞ぐとともに赤外線を透過する手段を有するパッケージ蓋とを備える赤外線センサであって、前記パッケージは、底面部と、前記底面部の周囲に立設する側面部とからなり、前記底面部に対向する面に前記開口部を形成し、前記側面部の開口部を形成した側の端縁部の少なくとも一部に、前記パッケージの内部と外部を連通し、封止剤にて封止可能な通気手段が設けられ、前記端縁部に前記パッケージ蓋が接合され、前記通気手段の一部が前記パッケージ蓋より露出していることを特徴とする赤外線センサが得られる。 That is, according to the present invention, an infrared sensor element that functions as a pyroelectric element for detecting infrared rays, a conversion member that impedance-converts an output signal of the infrared sensor element, and the infrared sensor element and the conversion member An infrared sensor comprising: a package housed and having an opening on one surface; and a package lid having a means for closing the opening and transmitting infrared rays, the package standing on a periphery of the bottom surface and the bottom surface. The opening is formed on a surface facing the bottom surface, and the inside and outside of the package are connected to at least a part of the edge of the side on which the opening is formed. communicating, sealable vent means are provided by a sealant, wherein the package lid the edge portion is joined, dew than partially the package lid of the ventilating means Infrared sensor is obtained, characterized by that.
また、本発明によれば、赤外線を検知する焦電素子として機能する赤外線センサ素子と、前記赤外線センサ素子の出力信号をインピーダンス変換して出力する変換部材と、前記赤外線センサ素子および前記変換部材を収納し一面に開口部を有するパッケージと、前記開口部を塞ぐとともに赤外線を透過する手段を有するパッケージ蓋とを備える赤外線センサの製造方法であって、前記パッケージには、底面部と、前記底面部の周囲に立設する側面部を設け、前記底面部に対向する面に前記開口部を形成し、前記側面部の開口部を形成した側の端縁部に、前記パッケージの内部と外部を連通する通気手段を設け、前記端縁部に前記パッケージ蓋を前記通気手段の一部が前記パッケージ蓋より露出させつつ接合し、全てのリフロー工程終了後に、前記通気手段を封止剤で封止することを特徴とする赤外線センサの製造方法が得られる。 Further, according to the present invention, an infrared sensor element that functions as a pyroelectric element that detects infrared light, a conversion member that impedance-converts an output signal of the infrared sensor element, and the infrared sensor element and the conversion member. A method for manufacturing an infrared sensor, comprising: a package housed and having an opening on one surface; and a package lid having a means for closing the opening and transmitting infrared rays, wherein the package includes a bottom surface portion and the bottom surface portion. A side portion standing up around the bottom surface, forming the opening in a surface facing the bottom portion, and communicating the inside and outside of the package to the edge portion of the side portion where the opening is formed ventilation means for providing said part of said venting means the package lid the edge portion joined while exposed from the package lid, after all the reflow step is completed, Method for manufacturing an infrared sensor, characterized in that sealing the serial ventilation means with a sealing agent is obtained.
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