JP2000236110A - Infrared emitting element - Google Patents

Infrared emitting element

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JP2000236110A
JP2000236110A JP3615399A JP3615399A JP2000236110A JP 2000236110 A JP2000236110 A JP 2000236110A JP 3615399 A JP3615399 A JP 3615399A JP 3615399 A JP3615399 A JP 3615399A JP 2000236110 A JP2000236110 A JP 2000236110A
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JP
Japan
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substrate
element substrate
infrared
generating portion
semiconductor layer
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JP3615399A
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Japanese (ja)
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Setsuo Kotado
節夫 古田土
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Anritsu Corp
Original Assignee
Anritsu Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To mount an element on a circuit by a single piece for reducing the cost. SOLUTION: An infrared emitting element is provided with an element substrate 31, having a hole 32 which passes through the substrate from one face to an opposite face, a p-type semiconductor layer 33 which is formed on one face of the substrate 31 and has a bridge-like heating section 33a stretched over the opening face of the hole 32 and emits infrared rays from the heating section 33a, when it is supplied with power, a pair of electrodes 35, 36 formed on the p-type semiconductor layer 33 for supplying power to the heating section 33a, a pair of terminals 41 for supplying power which are formed on an end part of one face of the substrate 31 and the connected to the electrodes 35, 36 respectively, and a reinforcing substrate 43 fixed on the opposite face of the substrate to reinforce the substrate. Due to this structure, the entire element is reinforced by the reinforcing substrate 43. Moreover, since the terminals 41 are formed on an end part of one face of the element substrate 31, the element can be easily assembled into a circuit or an equipment as a single piece.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、シリコン等の素子
基板上に半導体で形成した発熱部から赤外線を放射する
赤外線放射素子において、構造を簡単化し生産性を高め
コストを下げるための技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technology for simplifying a structure, increasing productivity and reducing costs in an infrared radiating element that radiates infrared rays from a heat generating portion formed of a semiconductor on an element substrate such as silicon.

【0002】[0002]

【従来の技術】赤外線放射素子は、発光素子としての利
用の他に、赤外線の吸収を利用したガス分析機器の光源
としても利用されている。
2. Description of the Related Art In addition to being used as a light emitting element, an infrared emitting element is also used as a light source of a gas analyzer utilizing infrared absorption.

【0003】この赤外線式ガス分析のために従来から用
いられていた赤外線光源は、セラミックにヒータを埋め
込んだものや、白金やタングステンのフィラメントをガ
ラス管に封入したものであったが、いずれの構造のもの
も経時変化が大きいという問題があり、また、熱容量が
大きいために間欠的に赤外線を放射させる(チョッピン
グ)場合に、高速な機械的なチョッパーが別途必要であ
った。
[0003] The infrared light source conventionally used for the infrared gas analysis is a light source in which a heater is embedded in ceramic or a material in which a platinum or tungsten filament is sealed in a glass tube. In addition, there is a problem that the change with time is large, and a high-speed mechanical chopper is separately required when intermittently emitting infrared rays (chopping) due to a large heat capacity.

【0004】この問題を解決するために、マイクロマシ
ニング技術を用いてシリコン等の素子基板の一面に半導
体からなる発熱部を設け、この発熱部に通電をして赤外
線を放射する、いわゆるマイクロブリッジ構造の赤外線
放射素子が種々提案されている。
In order to solve this problem, a so-called microbridge structure is provided in which a heating section made of semiconductor is provided on one surface of an element substrate such as silicon by using micromachining technology, and the heating section is energized to emit infrared rays. Various infrared radiation elements have been proposed.

【0005】このマイクロブリッジ構造の赤外線放射素
子としては、図21、図22に示す構造のものが知られ
ている。
FIGS. 21 and 22 show known infrared radiating elements having the microbridge structure.

【0006】この赤外線放射素子10は、マイクロマシ
ニング技術によって、シリコンの素子基板11の一面1
1a側に陥没部12を設け、この陥没部12の開口面を
横切るようにp型半導体からなる発熱部13を設け、発
熱部13の両端に電極14、15を設けている。
The infrared radiating element 10 is formed on one side 1 of a silicon element substrate 11 by micromachining technology.
A depression 12 is provided on the side of 1a, a heating section 13 made of a p-type semiconductor is provided across the opening surface of the depression 12, and electrodes 14 and 15 are provided at both ends of the heating section 13.

【0007】この赤外線放射素子10では、電極14、
15間に電圧を印加すると発熱部13が発熱し、赤外線
が放射される。
In this infrared radiation element 10, the electrodes 14,
When a voltage is applied between 15 and 15, the heat generating portion 13 generates heat and emits infrared rays.

【0008】このようなマイクロブリッジ構造の赤外線
放射素子10は、素子形状が小さく熱容量が小さいた
め、高速なチョッピングができるという利点がある。
The infrared radiation element 10 having such a microbridge structure has an advantage that high-speed chopping can be performed because the element shape is small and the heat capacity is small.

【0009】ただし、シリコンの素子基板上11に形成
された赤外線放射素子10を、このままの形で各種装置
に実装するのは不便なので、実際には、図23に示すよ
うに、赤外線放射素子10をケース基板20上にマウン
トし、ケース基板20を貫通するように固定されたリー
ド端子21、22の上端と赤外線放射素子10の電極1
4、15の間を金ワイヤー23、24でそれぞれ接続
(ボンディング)してから、円筒ケース25を被せて赤
外線放射素子10を保護するとともに電源の供給を端子
21、22から行えるようにしている。
However, it is inconvenient to mount the infrared radiating element 10 formed on the silicon element substrate 11 as it is in various devices, and in practice, as shown in FIG. Are mounted on the case substrate 20 and the upper ends of the lead terminals 21 and 22 fixed so as to penetrate the case substrate 20 and the electrode 1 of the infrared radiation element 10.
After connecting (bonding) between 4 and 15 with gold wires 23 and 24, respectively, the cylindrical case 25 is covered to protect the infrared radiating element 10, and power can be supplied from the terminals 21 and 22.

【0010】なお、円筒ケース25の上面は、赤外線に
対して透過率が高い材質(例えばサファイア)からなる
窓26によって覆われており、赤外線放射素子10から
放射された赤外線は、この窓26から外部へ放射され
る。
The upper surface of the cylindrical case 25 is covered with a window 26 made of a material having a high transmittance to infrared rays (for example, sapphire), and infrared rays emitted from the infrared radiating element 10 pass through the window 26. Radiated to the outside.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
たように、赤外線放射素子10をケース基板20にマウ
ントし、その電極14、15とリード端子21、22と
の間の配線を行い、円筒ケース25を被せて完成する赤
外線放射器は、素子自体の製造工程の他に、マウント、
ボンディング、ケース固定等の工程を含み、部品点数が
多くなるので、コスト高になるという問題があった。
However, as described above, the infrared radiating element 10 is mounted on the case substrate 20, and wiring between the electrodes 14, 15 and the lead terminals 21, 22 is performed. The infrared radiator, which is completed by covering the
Since the number of components is increased, including processes such as bonding and case fixing, the cost is increased.

【0012】本発明は、この問題を解決し、素子単品で
回路に実装でき、低コスト化を実現した赤外線放射素子
を提供することを目的としている。
An object of the present invention is to solve the above problem and to provide an infrared radiation element which can be mounted on a circuit as a single element and which realizes low cost.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の請求項1の赤外線放射素子は、一面側から
反対面に貫通する穴または一面側から反対面側へ陥没す
る陥没部を有する素子基板と、前記素子基板の前記一面
側に形成され、前記穴または陥没部の開口面を横切る橋
梁状の発熱部を有し、通電により前記発熱部から赤外線
を放射させる半導体層と、前記発熱部に通電するために
前記半導体層上に形成された一対の電極と、前記素子基
板の前記一面側に端部に形成され、前記一対の電極にそ
れぞれ接続された電力供給用の一対の端子と、素子補強
のために前記素子基板の前記反対面に固定された補強基
板とを備えている。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an infrared radiating element comprising a hole penetrating from one surface to an opposite surface, or a depressed portion recessed from one surface to an opposite surface. An element substrate having: a semiconductor layer formed on the one surface side of the element substrate, having a bridge-like heating portion crossing the opening surface of the hole or the depression, and radiating infrared rays from the heating portion when energized, A pair of electrodes formed on the semiconductor layer to supply current to the heat generating portion, and a pair of power supply electrodes formed at ends on the one surface side of the element substrate and connected to the pair of electrodes, respectively. And a reinforcing substrate fixed to the opposite surface of the element substrate for element reinforcement.

【0014】また、本発明の請求項2の赤外線放射素子
は、請求項1の赤外線放射素子において、前記素子基板
の前記一面側で前記発熱部を囲むように形成された絶縁
性を有する枠状体と、赤外線透過性を有し、前記枠状体
の開口面を覆うように形成された絶縁性を有するカバー
とを備えている。
According to a second aspect of the present invention, there is provided the infrared radiating element according to the first aspect, wherein the one side of the element substrate has an insulating frame formed so as to surround the heat generating portion. And a cover having an insulating property and formed to cover an opening surface of the frame-shaped body, the body having an infrared transmission property.

【0015】また、本発明の請求項3の赤外線放射素子
は、請求項1または請求項2の赤外線放射素子におい
て、前記補強基板の一面側の少なくとも前記素子基板の
前記穴を塞いでいる部分または前記素子基板の陥没部の
底が赤外線に対して高い反射率を示すように形成されて
いる。
According to a third aspect of the present invention, there is provided the infrared radiating element according to the first or second aspect, wherein at least a portion of one side of the reinforcing substrate that closes the hole of the element substrate or The bottom of the depressed portion of the element substrate is formed so as to exhibit a high reflectance to infrared rays.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施形態を説明する。なお、以下の各実施形態の説明にお
いて、同一構成要素には同一符号を付して説明を省略す
る。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following description of each embodiment, the same components will be denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.

【0017】図1、図2は、本発明の第1の実施形態の
赤外線放射素子30を示している。この赤外線放射素子
30の素子基板21は、例えばn型シリコンで25mm
×10mm程度の横長矩形状に形成され、その一端側に
は一面31a側から反対面31b側に台形状に貫通する
穴32が設けられている。
FIGS. 1 and 2 show an infrared radiation element 30 according to a first embodiment of the present invention. The element substrate 21 of the infrared radiation element 30 is, for example, 25 mm in n-type silicon.
It is formed in a horizontally long rectangular shape of about × 10 mm, and a hole 32 penetrating in a trapezoidal shape is provided on one end side from the one surface 31a side to the opposite surface 31b side.

【0018】素子基板31の一面31a側にはp型半導
体層33が略h状に形成されている。p型半導体層33
には、素子基板31の一面31a側において穴32の開
口面の中央を横切るように形成された発熱部33aが設
けられている。p型半導体層33の両端33b、33c
の表面には、金属材(金やアルミニウム等)からなる一
対の電極35、36が設けられている。
On the one surface 31a side of the element substrate 31, a p-type semiconductor layer 33 is formed in a substantially h shape. p-type semiconductor layer 33
Is provided with a heat generating portion 33a formed so as to cross the center of the opening surface of the hole 32 on one surface 31a side of the element substrate 31. Both ends 33b and 33c of the p-type semiconductor layer 33
Is provided with a pair of electrodes 35 and 36 made of a metal material (such as gold or aluminum).

【0019】p型半導体層33の両端33b、33c
は、幅広で抵抗値が低くしかも素子基板31に接してい
るのに対し、発熱部33aは幅狭で抵抗値が高く素子基
板31から離れているので、電極35、36間に電圧を
印加してp型半導体層33に電流を流した場合、発熱部
33aだけが発熱し、赤外線を放射する。
Both ends 33b, 33c of the p-type semiconductor layer 33
Is wide and has a low resistance value and is in contact with the element substrate 31, whereas the heating portion 33 a is narrow and has a high resistance value and is far from the element substrate 31, so that a voltage is applied between the electrodes 35 and 36. When a current flows through the p-type semiconductor layer 33, only the heat generating portion 33a generates heat and emits infrared rays.

【0020】素子基板31の一面31aおよび電極3
5、36とp型半導体層33の接合部分を除く表面は、
絶縁性を有し且つ赤外線の放射を促進するためのシリコ
ン酸化膜37(図1では省略している)によって覆われ
ている。
One surface 31a of the element substrate 31 and the electrode 3
The surface excluding the junction between 5, 36 and the p-type semiconductor layer 33 is:
It is covered with a silicon oxide film 37 (not shown in FIG. 1) which has an insulating property and promotes the emission of infrared rays.

【0021】即ち、酸化膜の厚さは単に表面保護のため
だけの場合0.1μm程度で十分であるが、図3に示す
ように、シリコン酸化膜の厚さを一定値(ほぼ1μm)
以上にすると赤外線の放射率が格段に高くなることが判
明したので、この実施形態の赤外線放射素子30では、
少なくとも発熱部33の表面のシリコン酸化膜37の厚
さを0.4μm以上(例えば1μm程度)に設定して、
表面の保護を強化し赤外線の放射効率を向上させてい
る。
That is, when the thickness of the oxide film is merely about 0.1 μm for the purpose of merely protecting the surface, as shown in FIG. 3, the thickness of the silicon oxide film is set to a constant value (approximately 1 μm).
Since it was found that the emissivity of infrared rays was significantly increased by the above, in the infrared radiating element 30 of this embodiment,
At least the thickness of the silicon oxide film 37 on the surface of the heating section 33 is set to 0.4 μm or more (for example, about 1 μm),
The protection of the surface is strengthened and the radiation efficiency of infrared rays is improved.

【0022】シリコン酸化膜37の表面には、金属材
(金やアルミニウム等)からなる接続パターン38、3
9が形成されている。一方の接続パターン38は、その
一端38a側が電極35に接続され、他端38b側が素
子基板31の他端側まで延びている。
On the surface of the silicon oxide film 37, connection patterns 38, 3 made of a metal material (such as gold or aluminum) are formed.
9 are formed. One connection pattern 38 has one end 38 a connected to the electrode 35 and the other end 38 b extending to the other end of the element substrate 31.

【0023】他方の接続パターン39は、その一端39
aが電極36に接続され、他端39bが素子基板31の
他端側まで延びている。
The other connection pattern 39 has one end 39
a is connected to the electrode 36, and the other end 39 b extends to the other end of the element substrate 31.

【0024】接続パターン38、39の他端38b、3
9bの上面には、電力供給用の端子40、41が半田等
によって形成されている。
The other ends 38b, 3 of the connection patterns 38, 39
On the upper surface of 9b, power supply terminals 40 and 41 are formed by solder or the like.

【0025】端子40、41は、所定の隙間をもって平
行に素子基板31の短辺側エッジまで延びている。端子
40、41の端子間隔は、例えば1/10インチピッチ
のコネクタに装着できるように、約5.1mm(2/1
0インチ)や約7.6mm(3/10インチ)に設定さ
れている。
The terminals 40 and 41 extend in parallel to the short side edge of the element substrate 31 with a predetermined gap. The terminal spacing between the terminals 40 and 41 is, for example, about 5.1 mm (2/1
0 inch) or about 7.6 mm (3/10 inch).

【0026】一方、素子基板31の反対面31b側に
は、素子補強のために素子基板31と同一外形の絶縁性
を有する補強基板43が固定されている。この補強基板
43は、例えばアルミナやサファイアのように熱伝導が
よい材質からなり、赤外線放射素子30全体の厚みを素
子単品で扱うことが容易な0.5mm〜1mm程度にす
るために、200μm〜500μmの厚さを有してい
る。
On the other hand, on the opposite surface 31b side of the element substrate 31, a reinforcing substrate 43 having the same outer shape as the element substrate 31 and having insulation properties is fixed for element reinforcement. The reinforcing substrate 43 is made of a material having good heat conductivity such as alumina or sapphire, and has a thickness of 200 μm or more in order to make the entire thickness of the infrared radiation element 30 about 0.5 mm to 1 mm, which can be easily handled as a single element. It has a thickness of 500 μm.

【0027】補強基板43の上面43aのうち、素子基
板31の穴32の底を形成する部分には、赤外線に対し
て高い反射率を有する反射膜44(例えば金薄膜やアル
ミ箔等)が設けられている。発熱部33aから補強基板
43側へ放射された赤外線は、この反射膜44によって
素子基板31の一面側へ反射するので、赤外線の放射効
率が高くなる。
In a portion of the upper surface 43a of the reinforcing substrate 43 which forms the bottom of the hole 32 of the element substrate 31, a reflection film 44 (for example, a gold thin film or an aluminum foil) having a high reflectance to infrared rays is provided. Have been. The infrared radiation emitted from the heat generating portion 33a to the reinforcing substrate 43 side is reflected by the reflection film 44 to one surface side of the element substrate 31, so that the radiation efficiency of the infrared radiation is increased.

【0028】この赤外線放射素子30は、マイクロマシ
ニング技術によって容易に製造することができる。以
下、その製造方法を簡単に説明する。なお、以下の説明
では一つの赤外線放射素子30について説明するが、実
際には、大きな素子基板上に複数個の赤外線放射素子3
0を同時に形成する。
This infrared radiation element 30 can be easily manufactured by micromachining technology. Hereinafter, the manufacturing method will be briefly described. In the following description, one infrared radiating element 30 will be described, but actually, a plurality of infrared radiating elements 3 are arranged on a large element substrate.
0 are simultaneously formed.

【0029】先ず、比抵抗8〜15Ω・cmの面方位
(100)のn- 型単結晶半導体の基板を素子基板の母
材として用意し(以下、この母材を素子基板31とい
う)、その素子基板31の一面に熱酸化処理を施すこと
によって0.7μm程度の厚さの熱酸化膜を形成し、p
型半導体層33を形成する領域の熱酸化膜を写真蝕刻技
術によって除去する。
First, an n -type single-crystal semiconductor substrate having a specific resistance of 8 to 15 Ω · cm and a plane orientation (100) is prepared as a base material of an element substrate (hereinafter, this base material is referred to as an element substrate 31). By subjecting one surface of the element substrate 31 to a thermal oxidation process, a thermal oxide film having a thickness of about 0.7 μm is formed.
The thermal oxide film in the region where the mold semiconductor layer 33 is to be formed is removed by photolithography.

【0030】次に、素子基板31の一面に対してイオン
注入法を用いて、高濃度、例えばドーズ量として4.0
×1016イオン/cm2 のボロンを加速電圧175kV
で打ち込み、1100〜1200度Cの高温の窒素ガス
雰囲気中で10分から60分程度のアニーリングを施し
て、前記酸化膜が除去された領域に所望の厚さ(例えば
5μm)のp型半導体層33を形成してから、素子基板
31の表面の熱酸化膜を除去する。
Next, one surface of the element substrate 31 is ion-implanted at a high concentration, for example, at a dose of 4.0.
Acceleration voltage of 175 kV with boron of × 10 16 ions / cm 2
And annealing is performed in a high-temperature nitrogen gas atmosphere at 1100 to 1200 ° C. for about 10 to 60 minutes, and a p-type semiconductor layer 33 having a desired thickness (for example, 5 μm) is formed in a region where the oxide film is removed. Is formed, the thermal oxide film on the surface of the element substrate 31 is removed.

【0031】次に、素子基板31の一面側に熱酸化処理
によって0.4μm〜1μm程度の厚さで熱酸化膜37
(この酸化膜37は、素子表面の保護と赤外線の放射促
進用である)を形成し、p型半導体層33の両端の電極
形成領域の熱酸化膜を写真蝕刻技術によって除去してか
ら、素子基板31の一面側全体に金、アルミニウム等の
薄膜を真空蒸着法によって形成した後、パターニングに
よって電極形成領域および接続パターン形成領域以外の
薄膜を除去して、電極35、36および接続パターン3
8、39を形成する。
Next, a thermal oxide film 37 having a thickness of about 0.4 μm to 1 μm is formed on one surface side of the element substrate 31 by thermal oxidation.
(The oxide film 37 is used to protect the surface of the device and promote the emission of infrared rays.) The thermal oxide film in the electrode formation regions at both ends of the p-type semiconductor layer 33 is removed by photolithography. After forming a thin film of gold, aluminum, or the like on the entire one surface side of the substrate 31 by a vacuum evaporation method, the thin films other than the electrode formation region and the connection pattern formation region are removed by patterning, and the electrodes 35 and 36 and the connection pattern 3 are removed.
8, 39 are formed.

【0032】次に、アンモニア溶液等の異方性エッチン
グ特性と、エッチング速度のキャリア濃度依存性を利用
して発熱部33aの下面側から素子基板31の反対面側
へ貫通する穴32を形成する。
Next, a hole 32 penetrating from the lower surface side of the heat generating portion 33a to the opposite surface side of the element substrate 31 is formed by utilizing the anisotropic etching characteristics of an ammonia solution or the like and the carrier concentration dependence of the etching rate. .

【0033】次に、真空中で補強基板43の一面43a
を素子基板31の反対面に重ねた状態で、電極35また
は電極36と補強基板43の反対面43bとの間に高電
圧(500V程度)を印加して素子全体を200〜30
0度Cに加熱し、補強基板43の一面43aを素子基板
31の反対面に融着させる。
Next, one surface 43a of the reinforcing substrate 43 in a vacuum
Is stacked on the opposite surface of the element substrate 31 and a high voltage (about 500 V) is applied between the electrode 35 or the electrode 36 and the opposite surface 43b of the reinforcing substrate 43 to reduce the entire element to 200 to 30.
By heating to 0 ° C., one surface 43 a of the reinforcing substrate 43 is fused to the opposite surface of the element substrate 31.

【0034】そして、接続パターン38、39の他端3
8b、39bの上面に半田を蒸着して端子40、41を
形成する。
The other ends 3 of the connection patterns 38 and 39
The terminals 40 and 41 are formed by evaporating solder on the upper surfaces of 8b and 39b.

【0035】最後に、ダイサーで素子基板をチップ単位
に分割することで、前記した赤外線放射素子30の単品
が得られる。
Finally, the element substrate is divided into chips by a dicer to obtain the infrared radiation element 30 alone.

【0036】上記のように構成された赤外線放射素子3
0は、補強基板43によって素子全体が補強されてお
り、且つ、素子基板31の一面側のエッジに端子40、
41が形成されているので、素子単品で回路や装置に簡
単に組み込むことができる。
The infrared radiation element 3 configured as described above
Numeral 0 indicates that the entire element is reinforced by the reinforcing substrate 43, and the terminal 40,
Since the element 41 is formed, the element can be easily incorporated into a circuit or a device by itself.

【0037】例えば、図4に示すように、回路基板45
上に実装されたコネクタ46に赤外線放射素子30を装
着することができる。
For example, as shown in FIG.
The infrared radiation element 30 can be mounted on the connector 46 mounted thereon.

【0038】また、コネクタを用いずに、図5のよう
に、回路基板45上に赤外線放射素子30の端子40、
41を直接半田付けすることもできる。
Also, as shown in FIG. 5, the terminals 40 of the infrared radiating element 30 are mounted on the circuit board 45 without using a connector.
41 can also be directly soldered.

【0039】また、回路基板上に直接装着せずに、図6
に示すように、リード線47を赤外線放射素子30の端
子40、41に半田付けして利用することも可能であ
る。
Also, without directly mounting on the circuit board, FIG.
As shown in (1), it is also possible to solder the lead wire 47 to the terminals 40 and 41 of the infrared radiation element 30 for use.

【0040】このように、実施形態の赤外線放射素子3
0は、従来素子のようにケースにマウントする必要がな
く、素子単品で使用することができるので、製造コスト
を大幅に削減することができ、製品コストを大幅に下げ
ることができる。
As described above, the infrared radiating element 3 of the embodiment
No. 0 does not need to be mounted on a case unlike the conventional device, and can be used as a single device. Therefore, the manufacturing cost can be greatly reduced, and the product cost can be significantly reduced.

【0041】また、この赤外線放射素子30では、電源
供給用の端子40、41を発熱部33aの一端側に発熱
部33aと平行に設けていたが、これは本発明を限定す
るものでない。例えば図7、図8の赤外線放射素子50
のように、p型半導体層33をH状(あるいはU字状)
に形成し、その両端に電極35、36を設け、電極3
5、36から発熱部33aに直交する向きに延びた接続
パターン38、39の先端側に電源供給用の端子40、
41を設けてもよい。なお、この場合でも、コネクタに
対する装着を考慮して端子40、41の間隔を設定す
る。
Further, in the infrared radiation element 30, the power supply terminals 40 and 41 are provided at one end of the heat generating portion 33a in parallel with the heat generating portion 33a, but this does not limit the present invention. For example, the infrared radiation element 50 shown in FIGS.
The p-type semiconductor layer 33 is H-shaped (or U-shaped) as shown in FIG.
And electrodes 35 and 36 are provided at both ends thereof.
Terminals 40 for power supply are connected to the distal ends of the connection patterns 38 and 39 extending from the fifth and 36 in a direction perpendicular to the heat generating portion 33a.
41 may be provided. Even in this case, the interval between the terminals 40 and 41 is set in consideration of attachment to the connector.

【0042】また、前記赤外線放射素子30、50で
は、発熱部33aの表面をシリコン酸化膜37だけで保
護していたが、図9、図10に示す赤外線放射素子60
のように、サファイヤ等で表面を覆うようにしてもよ
い。
In the infrared radiating elements 30 and 50, the surface of the heat generating portion 33a is protected only by the silicon oxide film 37. However, the infrared radiating elements 60 and 50 shown in FIGS.
The surface may be covered with sapphire or the like.

【0043】この赤外線放射素子60の素子基板61
は、n- 型シリコンで例えば40mm×15mm程度の
横長矩形状に形成され、その一端側には一面61a側か
ら反対面61b側に台形状に貫通する穴62が設けられ
ている。
The element substrate 61 of the infrared radiation element 60
Is made of n -type silicon and formed in a horizontally long rectangular shape of, for example, about 40 mm × 15 mm, and has a trapezoidal hole 62 at one end from the one surface 61 a to the opposite surface 61 b.

【0044】素子基板61の一面61a側にはp型半導
体層63が横向きU字状に形成されている。p型半導体
層63には、素子基板61の一面61a側において穴6
2の開口面の中央を横切る発熱部63aと、発熱部33
aの先端(図9で左端)から穴62の周縁に沿って素子
基板61の他端側に戻るように形成された折り返し部6
3bとが設けられている。この折り返し部63bの幅
は、通電による大きな発熱が生じないように、発熱部6
3aより大きく設定されている。
On one surface 61a of the element substrate 61, a p-type semiconductor layer 63 is formed in a horizontal U-shape. The p-type semiconductor layer 63 has a hole 6 on one surface 61 a side of the element substrate 61.
A heat generating portion 63a that crosses the center of the opening surface of the second heat generating portion 33;
The folded portion 6 formed so as to return to the other end of the element substrate 61 along the periphery of the hole 62 from the front end (the left end in FIG. 9) of “a”.
3b. The width of the turned-up portion 63b is set so that the heat-generating portion 6b does not generate a large amount of heat due to energization.
3a is set to be larger than 3a.

【0045】p型半導体層63の両端表面には、金属材
からなる一対の電極65、66が設けられており、電極
65、66の間に電圧を印加すると、発熱部63aが発
熱し、赤外線を放射する。
A pair of electrodes 65 and 66 made of a metal material are provided on both end surfaces of the p-type semiconductor layer 63. When a voltage is applied between the electrodes 65 and 66, the heat generating portion 63a generates heat, and infrared rays are emitted. Radiate.

【0046】電極65、66から素子基板61の他端側
エッジまでの表面は、シリコン酸化膜67によって覆わ
れている。
The surface from the electrodes 65 and 66 to the other edge of the element substrate 61 is covered with a silicon oxide film 67.

【0047】このシリコン酸化膜67の表面には、金属
材からなる接続パターン68、69が形成されている。
一方の接続パターン68は、その一端側が電極65に接
続され、他端側が素子基板61の他端側まで延びてい
る。
On the surface of the silicon oxide film 67, connection patterns 68 and 69 made of a metal material are formed.
One connection pattern 68 has one end connected to the electrode 65 and the other end extending to the other end of the element substrate 61.

【0048】他方の接続パターン69は、その一端が電
極66に接続され、他端が素子基板61の他端側まで延
びている。
The other connection pattern 69 has one end connected to the electrode 66 and the other end extending to the other end of the element substrate 61.

【0049】接続パターン68、69の他端の上面に
は、電力供給用の端子70、71が形成されている。端
子70、71は、所定の隙間をもって平行に素子基板6
1の一端側のエッジまで延びている。端子70、71の
端子間隔は、前記同様に1/10インチピッチのコネク
タに装着できるように、約5.1mm(2/10イン
チ)や約7.6mm(3/10インチ)等に設定されて
いる。
Power supply terminals 70 and 71 are formed on the upper surfaces of the other ends of the connection patterns 68 and 69. The terminals 70 and 71 are parallel to the element substrate 6 with a predetermined gap.
1 to one edge. The terminal interval between the terminals 70 and 71 is set to about 5.1 mm (2/10 inch), about 7.6 mm (3/10 inch), or the like so that the terminals 70 and 71 can be attached to a connector having a 1/10 inch pitch as described above. ing.

【0050】素子基板61の他端側上面には、シリコン
や硝子等で矩形枠状に形成された枠状体73が、発熱部
63aを囲むように固定されている。
On the upper surface on the other end side of the element substrate 61, a frame 73 formed in a rectangular frame shape with silicon, glass or the like is fixed so as to surround the heat generating portion 63a.

【0051】枠状体73の開口された上面側は、赤外線
に対する透過率が高いサファイヤや硝子等で平板状に形
成されたカバー74によって覆われている。
The open upper surface of the frame 73 is covered with a flat cover 74 made of sapphire, glass or the like having a high transmittance to infrared rays.

【0052】一方、素子基板61の反対面61b側に
は、素子補強のために素子基板61と同一外形の絶縁性
を有する補強基板75が固定されている。この補強基板
75は、例えばアルミナやサファイアのように熱伝導が
よい材質で200μm〜500μmの厚さを有してい
る。この補強基板75の上面75aのうち、素子基板6
1の穴62の底を形成する部分には、赤外線に対して高
い反射率を有する反射膜76(例えば金薄膜やアルミ箔
等)が設けられている。
On the other hand, a reinforcing substrate 75 having the same outer shape as the element substrate 61 and having insulation properties is fixed to the opposite surface 61b of the element substrate 61 for element reinforcement. The reinforcing substrate 75 is made of a material having good heat conductivity, such as alumina or sapphire, and has a thickness of 200 μm to 500 μm. Of the upper surface 75a of the reinforcing substrate 75, the element substrate 6
A reflection film 76 (for example, a gold thin film or an aluminum foil) having a high reflectance to infrared rays is provided in a portion forming the bottom of one hole 62.

【0053】この赤外線放射素子60もマイクロマシニ
ング技術によって容易に製造することができる。以下、
その製造方法を簡単に説明する。なお、以下の説明では
一つの赤外線放射素子60について説明するが、実際に
は、大きな素子基板上に複数個の赤外線放射素子60を
同時に形成する。
The infrared radiating element 60 can also be easily manufactured by micromachining technology. Less than,
The manufacturing method will be described briefly. In the following description, one infrared radiating element 60 will be described, but actually, a plurality of infrared radiating elements 60 are simultaneously formed on a large element substrate.

【0054】先ず、比抵抗8〜15Ω・cmの面方位
(100)のn- 型単結晶半導体を素子基板61として
用意し、その素子基板51の一面に熱酸化処理を施すこ
とによって0.7μm程度の厚さの熱酸化膜を形成し、
p型半導体層を形成する領域の熱酸化膜を写真蝕刻技術
によって除去する。
First, an n -type single crystal semiconductor having a plane direction (100) having a specific resistance of 8 to 15 Ω · cm is prepared as an element substrate 61, and one side of the element substrate 51 is subjected to a thermal oxidation treatment to obtain a 0.7 μm Form a thermal oxide film of about the thickness,
The thermal oxide film in the region where the p-type semiconductor layer is to be formed is removed by photolithography.

【0055】次に、素子基板61の一面に対してイオン
注入法を用いて、高濃度、例えばドーズ量として4.0
×1016イオン/cm2 のボロンを加速電圧175kV
で打ち込み、1100〜1200度Cの高温の窒素ガス
雰囲気中で10分から60分程度のアニーリングを施し
て、前記酸化膜が除去された領域に所望の厚さ(例えば
5μm)のp型半導体層63を形成してから、素子基板
61の表面の熱酸化膜を除去する。
Next, one surface of the element substrate 61 is ion-implanted at a high concentration, for example, at a dose of 4.0.
Acceleration voltage of 175 kV with boron of × 10 16 ions / cm 2
And annealing is performed in a high-temperature nitrogen gas atmosphere at 1100 to 1200 ° C. for about 10 to 60 minutes to form a p-type semiconductor layer 63 having a desired thickness (for example, 5 μm) in a region where the oxide film is removed. Then, the thermal oxide film on the surface of the element substrate 61 is removed.

【0056】次に、素子基板61の一面側に熱酸化処理
によって0.4μm〜1μm程度の厚さでシリコン酸化
膜67を形成し、電極形成領域の熱酸化膜を写真蝕刻技
術によって除去してから、素子基板61の一面全体に
金、アルミニウム等の薄膜を真空蒸着法によって形成し
た後、パターニングによって電極形成領域および接続パ
ターン形成領域以外の薄膜を除去して、電極65、66
および接続パターン68、69を形成する。
Next, a silicon oxide film 67 having a thickness of about 0.4 μm to 1 μm is formed on one surface side of the element substrate 61 by thermal oxidation, and the thermal oxide film in the electrode formation region is removed by photolithography. Then, after forming a thin film of gold, aluminum, or the like on the entire surface of the element substrate 61 by a vacuum evaporation method, the thin films other than the electrode formation region and the connection pattern formation region are removed by patterning, and the electrodes 65 and 66 are formed.
And connection patterns 68 and 69 are formed.

【0057】次に、アンモニア溶液等の異方性エッチン
グ特性と、エッチング速度のキャリア濃度依存性を利用
して発熱部63aの下面側から素子基板61の反対面側
へ貫通する穴62を形成する。
Next, a hole 62 penetrating from the lower surface side of the heat generating portion 63a to the opposite surface side of the element substrate 61 is formed by utilizing the anisotropic etching characteristics of an ammonia solution or the like and the carrier concentration dependence of the etching rate. .

【0058】次に、真空中で枠状体73を素子基板61
上の所定位置に置き、その枠状体73の上にカバー74
を重ね、さらに、補強基板75の一面75aを素子基板
61の反対面に重ねた状態で、カバー74と補強基板7
5の反対面85bとの間に高電圧を印加して素子全体を
200〜300度Cに加熱し、素子基板61の一面側と
枠状体73の下面側の間、枠状体73の上端面とカバー
74の下面との間および補強基板75の一面75aと素
子基板61の反対面との間を融着する。
Next, the frame 73 is attached to the element substrate 61 in a vacuum.
The cover 74 on the frame 73.
The cover 74 and the reinforcing substrate 7 are placed in a state where one surface 75a of the reinforcing substrate 75 is placed on the opposite surface of the element substrate 61.
5 is heated to 200 to 300 ° C. by applying a high voltage to the surface 85b opposite to the surface 5b between the one surface of the element substrate 61 and the lower surface of the frame 73, and The space between the end surface and the lower surface of the cover 74 and the space between one surface 75a of the reinforcing substrate 75 and the opposite surface of the element substrate 61 are fused.

【0059】そして、最後に、接続パターン68、69
の他端68b、69bの上面に半田を蒸着して端子7
0、71を形成する。
Finally, the connection patterns 68 and 69
The solder is deposited on the upper surfaces of the other ends 68b and 69b of the
0 and 71 are formed.

【0060】このようにして作製された赤外線放射素子
はダイサーでチップ単位に分割されて、単品となる。
The infrared radiating element manufactured in this manner is divided into individual chips by a dicer and becomes a single product.

【0061】この赤外線放射素子60では、補強基板7
5によって素子全体が補強されており、且つ、素子基板
61の一面側のエッジに端子70、71が形成されてい
るので、前記した図4〜図6のように、コネクタ装着、
直付け、リード線による配線が可能となり、素子単品で
回路や装置に簡単に組み込むことができる。
In this infrared radiation element 60, the reinforcing substrate 7
5 and the terminals 70 and 71 are formed on the edge of one side of the element substrate 61, so that the connector is mounted as shown in FIGS.
Direct mounting and wiring with lead wires are possible, and the element can be easily incorporated into a circuit or device as a single item.

【0062】また、この赤外線放射素子60は、発熱部
63aの表面側がカバー74によって覆われているの
で、発熱部63aの表面の汚れ等による劣化が少なく信
頼性が高い。
Since the surface of the heat generating portion 63a is covered with the cover 74, the infrared radiating element 60 is less likely to be deteriorated by dirt on the surface of the heat generating portion 63a and has high reliability.

【0063】このように、実施形態の赤外線放射素子6
0は、従来素子のようにケースにマウントする必要がな
く、素子単品で使用することができるので、製造コスト
を大幅に削減することができ、高い信頼性を維持しなが
ら大幅なコストダウンが可能となる。
As described above, the infrared radiation element 6 of the embodiment
The 0 does not need to be mounted on the case like the conventional device, and can be used as a single device, so the manufacturing cost can be greatly reduced, and the cost can be significantly reduced while maintaining high reliability. Becomes

【0064】なお、上記赤外線放射素子30、50、6
0では、発熱部33a、63aから補強基板43、75
側に放射された赤外線を反射膜44、76によって素子
基板31、61の一面側へ反射しているが、補強基板4
3、75自体が赤外線に対して高い反射率を有する場合
には、反射膜44、76を省略することができる。
The infrared radiation elements 30, 50, 6
In the case of 0, the heat generating sections 33a and 63a
While the infrared radiation radiated to the side is reflected to one surface side of the element substrates 31 and 61 by the reflection films 44 and 76, the reinforcing substrate 4
In the case where 3, 75 itself has a high reflectance to infrared rays, the reflection films 44, 76 can be omitted.

【0065】また、図11の(a)およびそのE−E線
断面図の(b)に示すように、補強基板43(75)の
一面側に凹面部48を形成したり(補強基板自体が赤外
線に対して高い反射率を有する場合)、この凹面部48
に沿って反射膜49を設ける(補強基板自体が赤外線に
対して高い反射率を有していない場合)ことで、発熱部
33a(63a)から補強基板43(75)側に放射さ
れた赤外線を凹面部48または反射膜49によって素子
基板31(61)の一面側に直交する方向へ効率良く反
射させることができる。
As shown in FIG. 11A and FIG. 11B of the sectional view taken along the line EE of FIG. 11, a concave portion 48 is formed on one surface side of the reinforcing substrate 43 (75). When it has a high reflectance to infrared rays), the concave portion 48
(In the case where the reinforcing substrate itself does not have a high reflectance with respect to the infrared light), the infrared light radiated from the heat generating portion 33a (63a) to the reinforcing substrate 43 (75) side is provided. The concave portion 48 or the reflection film 49 can efficiently reflect light in a direction orthogonal to one surface of the element substrate 31 (61).

【0066】また、前記実施形態は、素子基板31、6
1に穴32、62が設けられている場合について説明し
たが、素子基板に陥没部が設けられている赤外線放射素
子についても本発明を同様に適用できる。
In the above embodiment, the device substrates 31 and 6
Although the case where the holes 32 and 62 are provided in 1 has been described, the present invention can be similarly applied to an infrared radiation element in which a depression is provided in the element substrate.

【0067】例えば図12、図13に示す赤外線放射素
子80のように、素子基板31′に陥没部82が設けら
れ、p型半導体層33の発熱部33aが、素子基板3
1′の一面側において陥没部82の開口面を横切るよう
に形成されている場合でも、電極35、36を接続パタ
ーン38、39を介して端子40、41に接続し、素子
基板31′の下面側に補強基板43を固定することによ
り、前記赤外線放射素子30と同様の効果が得られる。
For example, as in the infrared radiation element 80 shown in FIGS. 12 and 13, a depression 82 is provided in the element substrate 31 ′, and the heat generating part 33 a of the p-type semiconductor layer 33 is
The electrodes 35, 36 are connected to the terminals 40, 41 via the connection patterns 38, 39 even if the electrodes 35, 36 are formed so as to cross the opening surface of the depression 82 on one surface side of the element substrate 1 '. By fixing the reinforcing substrate 43 on the side, the same effect as the infrared radiation element 30 can be obtained.

【0068】また、例えば図14、図15に示す赤外線
放射素子90のように、素子基板61′に陥没部92が
設けられ、p型半導体層63の発熱部63aが、素子基
板61′の一面側において陥没部92の開口面を横切る
ように形成されている場合でも、電極65、66を接続
パターン68、69を介して端子70、71に接続し、
枠状体73とカバー74によって発熱部63aの一面側
を覆うとともに、素子基板61′の下面側に補強基板7
5を固定することにより、前記赤外線放射素子60と同
様の効果が得られる。
Further, as in an infrared radiation element 90 shown in FIGS. 14 and 15, for example, a depression 92 is provided in an element substrate 61 ', and a heat generating portion 63a of a p-type semiconductor layer 63 is formed on one surface of the element substrate 61'. The electrodes 65 and 66 are connected to the terminals 70 and 71 via the connection patterns 68 and 69 even if the electrodes 65 and 66 are formed so as to cross the opening surface of the depression 92 on the side.
One side of the heat generating portion 63a is covered by the frame 73 and the cover 74, and the reinforcing substrate 7 is provided on the lower side of the element substrate 61 '.
By fixing 5, the same effect as that of the infrared radiation element 60 can be obtained.

【0069】なお、前記赤外線放射素子60および赤外
線放射素子90の枠状体73とカバー74とで覆われて
いる部分には、熱伝導率が高いヘリウム、アルゴン等の
ガスを封入しておく。
A gas such as helium or argon having a high thermal conductivity is sealed in a portion of the infrared radiating element 60 and the infrared radiating element 90 which are covered with the frame 73 and the cover 74.

【0070】また、赤外線放射素子80、90のよう
に、素子基板31′、61′の陥没部82、92の開口
面を横切るように発熱部33a、63aを設けた場合に
は、陥没部82、92の底面に赤外線に対して高い反射
率を示す反射膜84、94を設けることにより、赤外線
の放射効率が高くなる。
When the heat generating portions 33a and 63a are provided so as to cross the opening surfaces of the concave portions 82 and 92 of the element substrates 31 'and 61' like the infrared radiation elements 80 and 90, the concave portions 82 and 92 are provided. , 92, the reflection films 84 and 94 having a high reflectance with respect to infrared rays are provided, whereby the radiation efficiency of infrared rays is increased.

【0071】また、この赤外線放射素子80、90の製
造方法は、前記した赤外線放射素子30、60の製造方
法において穴32、62をエッチング加工する代わりに
陥没部82、92をエッチング加工する点が異なるが、
その他は同じである。
The method of manufacturing the infrared radiating elements 80 and 90 differs from the method of manufacturing the infrared radiating elements 30 and 60 in that the recesses 82 and 92 are etched instead of etching the holes 32 and 62. Different,
Others are the same.

【0072】また、前記実施形態では、発熱部が1つの
場合の赤外線放射素子について説明したが、発熱部を複
数有する赤外線放射素子についても本発明を適用でき
る。
Further, in the above-described embodiment, the infrared radiating element having one heat generating portion has been described. However, the present invention can be applied to an infrared radiating element having a plurality of heat generating portions.

【0073】例えば、図16、図17に示す赤外線放射
素子100のように、シリコン等の素子基板101に複
数個(図では4個)の穴102a〜102dを形成し、
素子基板101の一面側に形成したp型半導体層103
に各穴102a〜102dの開口面を横切り且つ直列
(並列でもよい)に接続された発熱部103a〜103
dを設け、p型半導体層103の両端に形成した電極1
05、106と素子基板101の一面側のエッジに所定
間隔で形成された電力供給用の端子110、111の間
を接続パターン108、109を介して接続する。
For example, as shown in FIG. 16 and FIG. 17, a plurality of (four in the figure) holes 102a to 102d are formed in an element substrate 101 made of silicon or the like,
P-type semiconductor layer 103 formed on one surface side of element substrate 101
The heat-generating portions 103a-103 are connected in series (or in parallel) across the opening surfaces of the holes 102a-102d.
electrode 1 formed at both ends of the p-type semiconductor layer 103
The power supply terminals 110 and 111 formed at predetermined intervals on the edge of one side of the element substrate 101 are connected via connection patterns 108 and 109.

【0074】そして、素子基板101の反対面側に補強
のための補強基板113を固定する。なお、図16、図
17において符号107は各発熱部103を含む素子表
面を保護し、また赤外線の放射を促進するシリコン酸化
膜、符号114a〜11dは各発熱部103から補強基
板113側へ放射される赤外線を素子基板101の一面
側に高い反射率で反射する反射膜である。
Then, a reinforcing substrate 113 for reinforcement is fixed to the opposite side of the element substrate 101. In FIGS. 16 and 17, reference numeral 107 denotes a silicon oxide film for protecting the element surface including each heat generating portion 103 and promoting infrared radiation, and reference numerals 114a to 11d denote radiation from each heat generating portion 103 to the reinforcing substrate 113 side. This is a reflection film that reflects the infrared rays to be emitted to one surface side of the element substrate 101 with high reflectance.

【0075】また、図18、図19に示す赤外線放射素
子120のように、シリコン等の素子基板121に複数
個(図では4個)の穴122a〜122dを形成し、素
子基板121の一面側に形成したp型半導体層123に
各穴122a〜122dの開口面を横切り且つ直列(並
列でもよい)に接続された発熱部123a〜123dを
設け、p型半導体層123の両端に形成した電極12
5、126を接続パターン128、129を介して素子
基板121の一面側のエッジに所定間隔で形成された端
子130、131に接続する。
Also, like the infrared radiation element 120 shown in FIGS. 18 and 19, a plurality of (four in the figure) holes 122a to 122d are formed in an element substrate 121 made of silicon or the like, and one side of the element substrate 121 is formed. The heat-generating portions 123a to 123d are provided in the p-type semiconductor layer 123 formed across the openings of the holes 122a to 122d and connected in series (or in parallel), and the electrodes 12 formed at both ends of the p-type semiconductor layer 123 are formed.
5 and 126 are connected to terminals 130 and 131 formed at predetermined intervals on the edge of one side of the element substrate 121 via connection patterns 128 and 129.

【0076】そして、枠状体133とその開口面を塞ぐ
カバー134とによって、各発熱部123a〜123d
の表面側を覆い、さらに、素子基板121の反対面側に
補強のための補強基板135を固定する。なお、この赤
外線放射素子120の場合も、前記赤外線放射素子6
0、90と同様に、枠状体133とカバー134とで覆
われている部分に、熱伝導率が高いヘリウム、アルゴン
等のガスを封入しておく。
The heat generating parts 123a to 123d are formed by the frame 133 and the cover 134 closing the opening.
And a reinforcing substrate 135 for reinforcement is fixed to the opposite side of the element substrate 121. In the case of the infrared radiating element 120, the infrared radiating element 6 is also used.
As in the case of 0 and 90, a gas such as helium or argon having a high thermal conductivity is sealed in a portion covered by the frame 133 and the cover 134.

【0077】また、図18、図19において符号127
はシリコン酸化膜、符号136a〜136dは各発熱部
123a〜123dから補強基板135側へ放射される
赤外線を素子基板121の一面側に高い反射率で反射す
る反射膜である。
Also, in FIGS. 18 and 19, reference numeral 127 is used.
Is a silicon oxide film, and reference numerals 136a to 136d are reflection films that reflect infrared rays radiated from the heat generating portions 123a to 123d toward the reinforcing substrate 135 to one surface side of the element substrate 121 with high reflectance.

【0078】また、前記赤外線放射素子100、120
では、1つの穴について発熱部を1つずつ設けている
が、1つの穴の開口面を複数の発熱部が横切るように形
成してもよい。
The infrared radiating elements 100 and 120
In the above, one heat generating portion is provided for each hole, but a plurality of heat generating portions may be formed so as to cross the opening surface of one hole.

【0079】このように複数の発熱部を有する赤外線放
射素子では素子1個当りの赤外線放射パワーを大きくす
ることができる。
As described above, in the infrared radiation element having a plurality of heat generating portions, the infrared radiation power per element can be increased.

【0080】また、前記した各赤外線放射素子では、発
熱部をp型半導体層によって形成していたが、発熱部を
補強するために、図20のように、素子基板31の一面
側にp型半導体で穴32(または陥没部)の開口面を横
切る橋梁支持部150を形成し、この橋梁支持部150
の上にn型半導体で発熱部153を形成し,この発熱部
153に図示しない電力供給用の端子から電力を供給し
て赤外線を放射させるようにしてもよい。このように、
発熱部を橋梁支持部上に形成することで、発熱部の強度
を増すことができ、単品での扱いがさらに容易となる。
In each of the above-described infrared radiation elements, the heat generating portion is formed by the p-type semiconductor layer. However, in order to reinforce the heat generating portion, as shown in FIG. A bridge support portion 150 is formed of a semiconductor so as to cross the opening surface of the hole 32 (or depression), and the bridge support portion 150 is formed.
A heat generating portion 153 may be formed of an n-type semiconductor thereon, and the heat generating portion 153 may be supplied with power from a power supply terminal (not shown) to emit infrared rays. in this way,
By forming the heat generating portion on the bridge support portion, the strength of the heat generating portion can be increased, and the handling as a single item is further facilitated.

【0081】[0081]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項1
の赤外線放射素子は、素子基板の一面側において半導体
層で穴または陥没部を横切るように橋梁状に形成された
発熱部の電極を、素子基板の一面側端部に形成された電
力供給用の端子に接続するとともに、素子基板の反対面
側に補強基板を固定している。
As described above, according to the first aspect of the present invention,
The infrared radiating element has an electrode of a heating portion formed in a bridge shape so as to cross a hole or a depression in a semiconductor layer on one surface side of the element substrate, and a power supply electrode formed on one surface side end of the element substrate. In addition to connecting to the terminals, a reinforcing substrate is fixed on the opposite side of the element substrate.

【0082】このため、赤外線放射素子をあらためてケ
ース内にマウントする工程が不要となり、素子単品でコ
ネクタに装着したり、回路基板上に直に半田付けした
り、リード線の配線で回路と接続することができ、製造
コストを大幅に下げることができ、赤外線放射素子を安
価に提供できる。
For this reason, the step of mounting the infrared radiating element in the case again is unnecessary, and the infrared radiating element can be attached to a connector as a single element, soldered directly on a circuit board, or connected to a circuit by lead wire. As a result, the manufacturing cost can be significantly reduced, and the infrared radiation element can be provided at low cost.

【0083】また、本発明の請求項2の赤外線放射素子
は、素子基板の一面側で発熱部を囲むように形成された
絶縁性を有する枠状体と、赤外線透過性を有し、枠状体
の開口面を覆うように形成された絶縁性を有するカバー
とを備えている。
Further, the infrared radiating element according to claim 2 of the present invention has an insulating frame formed on one surface side of the element substrate so as to surround the heat-generating portion, and an infrared-transmitting frame. An insulating cover formed to cover the opening surface of the body.

【0084】このため、発熱部の表面が枠状体とカバー
によって保護されるので、発熱部表面の汚れ等による劣
化がなく信頼性が高くなる。
For this reason, since the surface of the heat generating portion is protected by the frame and the cover, the surface of the heat generating portion does not deteriorate due to dirt or the like, and the reliability is improved.

【0085】また、本発明の請求項3の赤外線放射素子
は、素子基板の穴を塞いでいる補強基板または素子基板
の陥没部の底が、赤外線に対して高い反射率を示すよう
に形成されているので、赤外線の放射効率が高くなる。
Further, the infrared radiating element according to claim 3 of the present invention is formed such that the reinforcing substrate closing the hole of the element substrate or the bottom of the depressed portion of the element substrate has a high reflectance to infrared rays. The radiation efficiency of the infrared radiation increases.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態の平面図FIG. 1 is a plan view of an embodiment of the present invention.

【図2】図1のB−B線断面図FIG. 2 is a sectional view taken along line BB of FIG. 1;

【図3】酸化膜の厚さと赤外線放射率との関係を示す図FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the thickness of an oxide film and infrared emissivity.

【図4】実施形態の赤外線放射素子の実装例を示す図FIG. 4 is a diagram showing a mounting example of the infrared radiation element according to the embodiment;

【図5】実施形態の赤外線放射素子の実装例を示す図FIG. 5 is a view showing a mounting example of the infrared radiation element of the embodiment;

【図6】実施形態の赤外線放射素子の実装例を示す図FIG. 6 is a diagram showing a mounting example of the infrared radiation element according to the embodiment;

【図7】他の実施形態の平面図FIG. 7 is a plan view of another embodiment.

【図8】図7のC−C線断面図8 is a sectional view taken along line CC of FIG. 7;

【図9】他の実施形態の平面図FIG. 9 is a plan view of another embodiment.

【図10】図9のD−D線断面図FIG. 10 is a sectional view taken along line DD of FIG. 9;

【図11】補強基板に凹面部を設けた場合の概略図FIG. 11 is a schematic view of a case where a concave portion is provided on a reinforcing substrate.

【図12】他の実施形態の平面図FIG. 12 is a plan view of another embodiment.

【図13】図12のF−F線断面図FIG. 13 is a sectional view taken along line FF of FIG. 12;

【図14】他の実施形態の平面図FIG. 14 is a plan view of another embodiment.

【図15】図14のG−G線断面図FIG. 15 is a sectional view taken along line GG of FIG. 14;

【図16】他の実施形態の平面図FIG. 16 is a plan view of another embodiment.

【図17】図16のH−H線断面図FIG. 17 is a sectional view taken along line HH of FIG. 16;

【図18】他の実施形態の平面図FIG. 18 is a plan view of another embodiment.

【図19】図18のI−I線断面図19 is a sectional view taken along line II of FIG. 18;

【図20】発熱部を2層構造にした例を示す概略図FIG. 20 is a schematic view showing an example in which a heating unit has a two-layer structure.

【図21】従来素子の平面図FIG. 21 is a plan view of a conventional element.

【図22】図22のA−A線断面図FIG. 22 is a sectional view taken along line AA of FIG. 22;

【図23】従来素子の外装を示す図FIG. 23 is a view showing the exterior of a conventional element.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

30、50、60、80、90 100、120 赤外
線放射素子 31、61、101、121 素子基板 32、62 穴 33、63、103、123 p型半導体層 33a、63a、103a、123a 発熱部 35、36、65、66、105、106、125、1
26 電極 38、39、68、69、108、109、128、1
29 接続パターン 40、41、70、71、110、111、130、1
31 端子 43、75、113、135 補強基板 44、76、114、136 反射膜 82、92 陥没部
30, 50, 60, 80, 90 100, 120 Infrared radiating element 31, 61, 101, 121 Element substrate 32, 62 hole 33, 63, 103, 123 p-type semiconductor layer 33a, 63a, 103a, 123a Heating section 35, 36, 65, 66, 105, 106, 125, 1
26 electrodes 38, 39, 68, 69, 108, 109, 128, 1
29 connection patterns 40, 41, 70, 71, 110, 111, 130, 1
31 Terminal 43, 75, 113, 135 Reinforced substrate 44, 76, 114, 136 Reflective film 82, 92 Depressed portion

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】一面側から反対面に貫通する穴または一面
側から反対面側へ陥没する陥没部を有する素子基板と、 前記素子基板の前記一面側に形成され、前記穴または陥
没部の開口面を横切る橋梁状の発熱部を有し、通電によ
り前記発熱部から赤外線を放射させる半導体層と、 前記発熱部に通電するために前記半導体層上に形成され
た一対の電極と、 前記素子基板の前記一面側に端部に形成され、前記一対
の電極にそれぞれ接続された電力供給用の一対の端子
と、 素子補強のために前記素子基板の前記反対面に固定され
た補強基板とを備えた赤外線放射素子。
An element substrate having a hole penetrating from one surface side to the opposite surface or a depression portion depressing from the one surface side to the opposite surface; and an opening of the hole or the depression formed on the one surface side of the element substrate. A semiconductor layer having a bridge-like heat-generating portion crossing the surface and emitting infrared rays from the heat-generating portion when energized; a pair of electrodes formed on the semiconductor layer to energize the heat-generating portion; and the element substrate A pair of terminals for power supply formed at the ends on the one surface side and connected to the pair of electrodes, respectively, and a reinforcing substrate fixed to the opposite surface of the element substrate for element reinforcement. Infrared radiating element.
【請求項2】前記素子基板の前記一面側で前記発熱部を
囲むように形成された絶縁性を有する枠状体と、 赤外線透過性を有し、前記枠状体の開口面を覆うように
形成された絶縁性を有するカバーとを備えたことを特徴
とする請求項1記載の赤外線放射素子。
2. An insulating frame formed on the one surface side of the element substrate so as to surround the heat-generating portion, and an infrared-transparent frame so as to cover an opening surface of the frame. The infrared radiating element according to claim 1, further comprising: a formed insulating cover.
【請求項3】前記補強基板の一面側の少なくとも前記素
子基板の前記穴を塞いでいる部分または前記素子基板の
陥没部の底が赤外線に対して高い反射率を示すように形
成されていることを特徴とする請求項1または請求項2
記載の赤外線放射素子。
3. The device according to claim 1, wherein at least a portion of one surface of the reinforcing substrate which closes the hole of the element substrate or a bottom of a depressed portion of the element substrate has a high reflectivity to infrared rays. The method according to claim 1 or 2, wherein
An infrared radiating element as described.
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