JP2004301699A - 赤外線検出器 - Google Patents

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Takeshi Ito
健 伊東
Junji Fujino
純司 藤野
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Abstract

【課題】溶接を必要とせずにコイルヒータ内蔵型のゲッターを簡単に組み付けることができ、その組付時間が短縮してコスト低減が図れる赤外線検出器を得ることにある。
【解決手段】赤外線透過用のウインドウ3を有して真空室5を形成する基板1と、この基板1上に実装されて前記真空室5内に収められた赤外線検出素子7と、前記基板1上に実装され通電時に前記真空室5内の気体を吸着するコイルヒータ内蔵型のゲッター10とを備えた赤外線検出器において、前記基板1上に外部端子9と電気的に導通するゲッター取付用の一対のソケット12を実装し、これらのソケット12に前記ゲッター10から延出するコイルヒータ両端のリード端子11を嵌め込み保持させたものである。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、特にゲッターの取付構造を改良した赤外線検出器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の赤外線検出器として、2次元アレイ状に画素を配置した赤外線検出素子と、この赤外線検出素子を所定温度にするためのペルチェ効果を利用した電子冷却素子と、ガス吸着用のゲッターとを基板上に配置し、赤外線透過用のウインドウを一体に有する枠状のキャップと前記基板とを溶接封止して内部空間を真空とする構成のものは既に知られている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
このような従来の赤外線検出器では、赤外線検出素子の感度を向上させるために検出器内部を上述のように真空とする必要があり、その真空状態を長期間維持するために、ガス吸着用のゲッターを内部に実装しており、そのゲッターは、ガス吸着機能を発揮させるために活性化が必要である。
【0004】
そこで、従来の赤外線検出器では、ゲッターを活性化するために、コイルヒータ内蔵型のゲッターを適用し、そのコイルヒータに通電し加熱していた。ここで、前記ゲッターの取り付けに関しては、そのゲッターの両端から延出したコイルヒータのリード端子を、基板に実装された外部端子に溶接していた(例えば、特許文献2参照)。
【0005】
【特許文献1】
特開平9−229765号公報(第4頁左欄、図1)
【特許文献2】
特開平11−248529号公報(第2−5頁、図3,図10)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
従来の赤外線検出器は以上のように構成されているので、コイルヒータ内蔵型のゲッター組み付けに際しては、その都度、ゲッター両端から延出したリード端子を基板側の外部端子に溶接しなければならず、このため、ゲッター組付時間がかかって製造コストが高くなるという課題があった。又、コイル内蔵型のゲッターは、その製造工程として、ワイヤからコイルを成形する工程、コイルを粉末状のゲッターに埋め込み焼結して成形する工程があり工程が多く、又個別に製造する必要があることから、製造コストが高くなるという課題があった。したがって、上述のように溶接を必要とするコイルヒータ内蔵型のゲッターを適用した赤外線検出器は、それ自体の原価が高くなるという課題があった。
【0007】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、溶接を必要とせずにコイルヒータ内蔵型のゲッターを簡単に組み付けることができ、その組付時間が短縮してコスト低減が図れる赤外線検出器を得ることを目的とする。
【0008】
また、この発明は、コイルヒータ内蔵型ではないプレート接合型のゲッターとすることで金属のシートにゲッターを焼結後、それを複数に切断して製造することができ、製造工程が簡略化され、同時に複数個のゲッターを製造することが可能となり、またその組付時間が短縮してコスト低減が図れる赤外線検出器を得ることを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る赤外線検出器は、赤外線透過用のウインドウを有して真空室を形成する基板と、この基板上に実装されて前記真空室内に収められた赤外線検出素子と、前記基板上に実装され通電時に前記真空室内の気体を吸着するコイルヒータ内蔵型のゲッターとを備え、前記基板上に外部端子と導通するゲッター取付用の一対のソケットを実装し、これらのソケットに前記ゲッターから延出するコイルヒータ両端のリード端子を嵌め込み保持させたものである。
【0010】
この発明に係る赤外線検出器は、赤外線透過用のウインドウを有して真空室を形成する基板と、この基板上に実装されて前記真空室内に収められた赤外線検出素子と、前記基板上に実装され通電時に前記真空室内の気体を吸着するゲッターとを備え、前記ゲッターを一体的に結合させたヒータプレートと、前記真空室の内壁面に接合されて離間対向し対向方向への弾発力を有して外部端子と導通するばね性の電極とを備え、前記電極間に前記ヒータプレートを嵌め込んでそのヒータプレートを前記電極に圧接保持させたものである。
【0011】
この発明に係る赤外線検出器は、赤外線透過用のウインドウを有して真空室を形成する基板と、この基板上に実装されて前記真空室内に収められた赤外線検出素子と、前記基板上に実装され通電時に前記真空室内の気体を吸着するゲッターとを備え、前記ゲッターをヒータプレートに一体的に結合させ、そのヒータプレートの両端側には相反する方向への弾発力を有するばね性の折曲片部を形成し、その折曲片部を前記真空室の内壁面に弾着させて前記ヒータプレートを外部端子と導通させたものである。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1による赤外線検出器を示す縦断面図、図2は図1のA−A線に沿った横断平面図、図3は図2のB−B線に沿った断面矢視図である。
図1,2において、基板1は、開口部を形成する外周壁1aを一体に有して容器を構成するもので、その容器の内部と外部を電気的に接続する経路を設けるための積層セラミックとパターンとスルーホールとから構成される、例えば、アルミナまたは窒化アルミからなるセラミックパッケージとなっている。このような基板1の外周壁1aにより形成された開口部内において、その基板1上には電子冷却素子6を介して赤外線検出素子7が実装されている。その赤外線検出素子7は、前記外周壁1aの内側壁に形成されたパターン(図示せず)にワイヤボンディング(例えば、金やアルミニウム等のワイヤボンディング)8で電気的に接続されている。
【0013】
ここで、前記電子冷却素子6は、ペルチェ効果を利用して前記赤外線検出素子7の温度を所定の温度に安定化させるものである。前記赤外線検出素子7は、例えばダイオード型またはマイクロボロメータ型赤外線素子を2次元アレイ状に配置したもので、前記電子冷却素子6上に接着または半田付け等で接合されている。また、前記基板1には、そのスルーホール(図示せず)に挿入されて前記赤外線検出素子7の出力信号および駆動信号の外部とのインタフェースとなる外部端子9が実装されている。
【0014】
前記基板1の外周壁1a上には、円形枠状のキャップ2を介して赤外線透過用のウインドウ3が実装されている。そのウインドウ3は、例えばゲルマニウムやシリコンで形成されて前記キャップ2に気密接合されている。その接合材としては、例えば酸化鉛系の低融点ガラス等が適用される。前記キャップ2は、前記基板1およびウインドウ3と線膨張率が近い材料、例えばコバール等が使用される。そして、上述のように気密接合された前記キャップ2と前記ウインドウ3とのユニット4における前記キャップ2を、例えば半田等のろう材で基板1の外周壁1a上に気密接合させることによって、前記基板1の開口端を気密に封止している。その気密封止により、前記基板1と前記ユニット4とによる真空容器が構成され、その容器の内部空間、すなわち真空室5内に前記赤外線検出素子7と前記電子冷却素子6および前記ワイヤボンディング8等が封入されている。
【0015】
以上において、前記基板1の内部空間にはコイルヒータ内蔵型のゲッター10が配置してある。このゲッター10は、ジルコニウム、バナジウム、鉄を焼結して成形されたもので、内蔵するコイルヒータに通電することで加熱されて表面が活性化されることにより、容器内の材料から放出されるガスを吸着し、前記真空室5内の真空の劣化を防止する非蒸発型のゲッターである。このようなコイルヒータ内蔵型のゲッター10を前記基板1上に実装する手段として、その基板1上におけるゲッター取付領域には、ゲッター取付用の一対のソケット12が実装してある。それらのソケット12は、銀ろう等のろう材で前記基板1上に接合され、前記基板1のスルーホール(図示せず)を介して前記外部端子9と電気的に導通され、その外部端子9を介して外部から通電可能となっている。このようにして基板1上に実装された前記ソケット12に、前記ゲッター10の両端から延出するコイルヒータのリード端子11が挿入固定されている。
【0016】
以上説明した実施の形態1によれば、基板1上に外部端子9と電気的に導通するゲッター取付用の一対のソケット12を実装し、ゲッター10に内蔵されたコイルヒータ両端のリード端子11を前記ソケット12に挿入して固定保持するように構成したので、前記ゲッター10に内蔵されたコイルヒータの前記ゲッター10両端から延出するリード端子11を前記ソケット12に差し込むだけで、前記基板1上に前記ゲッターを簡単に組み付けることができ、このため、従来の赤外線検出器に適用していたコイルヒータ内蔵型のゲッターのような溶接構造に比べゲッター組付時間を大幅に短縮することができ、コスト低減を図ることができるという効果がある。
【0017】
実施の形態2.
図4はこの発明の実施の形態2による赤外線検出器を示す縦断面図、図5は図4のC−C線に沿った横断平面図、図6は図5のD−D線に沿った断面矢視図、図7は図6中のゲッターとヒータプレートのユニットを示す斜視図であり、図1から図3と同一の構成要素には同一符号を付して重複説明を省略する。
この実施の形態2では、まず、コイルヒータ内蔵型ではないゲッター構造としたものである。すなわち、この実施の形態2によるゲッター10はヒータプレート20に対し圧着または焼結等により一体的に結合させ、そのヒータプレート20の両端に同一方向へ屈曲する脚片部20a,20bを折曲形成すると共に、そのヒータプレート20を電気的に導通させるための電極21,22を基板1の外周壁1aの内壁面に接合させ、その電極21,22に前記ヒータプレート20の両脚片部20a,20bを圧接保持させるように構成したものである。
【0018】
ここで、前記ヒータプレート20は、抵抗率の高いニクロム等の金属で形成されて前記ゲッター10を効率的に加熱できるようにしてある。また、前記電極21,22は、図6に示すように、それぞれが逆V字状に折曲形成された板ばね部材からなっているもので、前記基板1の外周壁1aの内周壁にろう付け等で接合されて互いに対向し、それらの対向方向に弾発するばね性を有している。このようなヒータプレート21,22の対向面側の下端には相対方向に向く係合片部21a,22aが折曲形成されている。一方、前記両電極21,22は、前記外周壁1aの内壁面に形成されたパターン(図示せず)に電気的に接続され、そのパターンはスルーホール(図示せず)を介して外部端子9と電気的に導通していることにより、外部からの通電が可能となっている。
【0019】
そして、前記両電極21,22間に前記ヒータプレート20両端の脚片部20a,20bを前記両電極21,22のそれぞれの弾発力に抗して嵌め込むことにより、それらの電極21,22に前記脚片部20a,20bを圧接保持させている。また、前記基板1における電子冷却素子6および赤外線検出素子7と前記ヒータプレート20およびゲッター10との間には仕切壁1b(図4参照)が設けられている。なお、この実施の形態2の他の構成は、上記実施の形態1と同じなので説明を省略する。
【0020】
以上説明した実施の形態2によれば、ヒータプレート20にゲッター10を圧着等により一体的に結合するように構成したので、容易に製造することが可能となり、そのため、コイルヒータ内蔵型のゲッターに比べ大幅なコスト低減を図ることができるという効果がある。また、ばね性を有する一対の電極21,22を基板1の外周壁1aの内壁面に接合して対向させ、それらの電極21,22間に前記ヒータプレート20を前記電極21,22の弾発力に抗して嵌め込むことにより、それらの電極21,22に前記ヒータプレート20を圧接保持させるように構成したので、前記ゲッター10が結合された前記ヒータプレート20を簡単に手際よく組み付けることができ、このため、溶接を必要とする従来のコイルヒータ内蔵型のゲッターに比べ組付時間を大幅に短縮することができ、コスト低減が図れるという効果がある。
【0021】
さらに、上記実施の形態2によれば、前記ヒータプレート20の両端に同一方向へ屈曲する脚片部20a,20bを形成すると共に、前記両電極21,22の対向側先端には対向方向に向き係合片部21a,22aを形成し、それらの係合片部21a,22aに前記脚片部20a,20bの先端を当接係合させて前記ヒータプレート20を前記両電極21,22に弾発保持させるように構成したので、前記ヒータプレート20を安定性よく確実堅固に保持させることができるという効果がある。さらには、前記基板1における電子冷却素子6および赤外線検出素子7と前記ヒータプレート20およびゲッター10との間には仕切壁1bを設けるように構成したので、前記ゲッター10活性化時の赤外線検出素子7への熱伝達を前記仕切壁1bで遮断することができ、その熱伝達に起因した前記赤外線検出素子7へのダメージを防止することができるという効果がある。
【0022】
実施の形態3.
図8はこの発明の実施の形態3による赤外線検出器を示す縦断面図であり、図1から図7と同一の構成要素には同一符号を付して説明する。上記実施の形態2では、ヒータプレート20とは別の電極21,22を用いたが、この実施の形態3では、上記実施の形態2の場合と同様にゲッター10が一体結合されたヒータプレート30の両端に、同一方向へ屈曲し且つ断面略V字状に折り返されて相反する方向への弾発力を有する折曲片部30a,30bを形成し、それらの折曲片部30a,30bを、基板外周壁1aの内壁面に形成された通電可能なメタライズパッド(図示せず)に圧接保持させるように構成したものである。なお、前記メタライズパッドと外部端子9は、基板1の内層パターンおよびスルーホール(いずれも図示せず)を介して電気的導通がとられていることにより、外部からの通電が可能となっているものである。この実施の形態3における他の構成は、上記実施の形態1と同じなので説明を省略する。
【0023】
以上のように構成された実施の形態3によれば、上記実施の形態2の場合と同様にヒータプレート30にゲッター10を一体結合させることにより容易に製造することができるため、コイルヒータ内蔵型のゲッターに比べ大幅なコスト低減を図ることができるという効果がある。また、従来の赤外線検出器に適用されていたコイルヒータ内蔵型のゲッターに比べゲッター固定用の端子や別途電極が不要となり、大幅なコスト低減が図れるという効果がある。さらには、前記ヒータプレート30両端の折曲片部30a,30bを基板外周壁1aの内壁面に沿って差し込むだけで、前記ヒータプレート30を基板1に手際よく簡単に組み付けることができ、そのため、従来の溶接を必要とするコイルヒータ内蔵型のゲッターに比べ組付時間を大幅に短縮でき、コスト低減が図れるという効果がある。さらには、前記ヒータプレート30両端の折曲片部30a,30bは組付時に基板外周壁1aの内壁面に形成されたメタライズパッドに面接触状態に圧接するので、前記ヒータプレート30を安定性よく保持できるという効果がある。
【0024】
実施の形態4.
図9(a)はこの発明の実施の形態4による赤外線検出器のヒータプレートを示す展開断面図、図9(b)は図9(a)のヒータプレート成形品を示す断面図である。この実施の形態4では、上記実施の形態3によるヒータプレート30において、ゲッター10の結合領域の肉厚T1を他の部分(折曲片部30a,30bの形成領域)の肉厚T2よりも薄く形成したものである。
【0025】
このようにヒータプレート30の肉厚T1とT2をT1<T2とした実施の形態4によれば、前記ヒータプレート30におけるゲッター結合部付近の電気抵抗を増加するため、通電時にゲッター10を効率的に加熱することができるという効果がある。また、前記ヒータプレート30の折曲片部30a,30b側が厚肉となるため、その折曲片部30a,30bのばね剛性を高めることができるという効果がある。
【0026】
実施の形態5.
なお、上記実施の形態2によるヒータプレート20にあっても、上記実施の形態4によるヒータプレート30の場合と同様に、ゲッター10の結合領域を他の部位より薄く形成してもよく、この場合も上記実施の形態4と同様の効果を得ることができる。
【0027】
実施の形態6.
上記実施の形態1から上記実施の形態5による赤外線検出器では、基板にゲッターを取り付ける場合について説明したが、その他の真空容器にゲッターを取り付ける場合にも適用できるものである。
【0028】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、赤外線透過用のウインドウを有して真空室を形成する基板上に外部端子と電気的に導通するゲッター取付用の一対のソケットを実装し、これらのソケットに対しゲッターに内蔵されたコイルヒータのリード端子を嵌め込み保持させるように構成したので、前記コイルヒータのリード端子を前記ソケットに差し込むだけで、前記基板上にコイルヒータ内蔵型のゲッターを簡単に組み付けることができ、このため、従来の赤外線検出器に適用していたコイルヒータ内蔵型のゲッターのような溶接を必要とせず、ゲッター組付時間を大幅に短縮することができ、コスト低減を図ることができるという効果がある。
【0029】
この発明によれば、赤外線透過用のウインドウを有して真空室を形成する基板と、この基板上に実装されて前記真空室内に収められた赤外線検出素子と、前記基板上に実装され通電時に前記真空室内の気体を吸着するゲッターを一体的に結合させたヒータプレートと、前記真空室の内壁面に接合されて離間対向し対向方向への弾発力を有して外部端子と導通するばね性の電極とを備え、前記電極間に前記ヒータプレートを嵌め込んでそのヒータプレートを前記電極に圧接保持させるように構成したので、前記ヒータプレートにゲッターを結合することにより容易に製造することが可能となり、そのため、コイルヒータ内蔵型のゲッターに比べ大幅なコスト低減を図ることができるという効果がある。また、ばね性を有する一対の前記電極を基板外周壁の内壁面に接合して対向させ、それらの電極間に前記ヒータプレートを前記電極の弾発力に抗して嵌め込むことにより、それらの電極に前記ヒータプレートを圧接保持させるように構成したので、前記ゲッターが結合された前記ヒータプレートを簡単に手際よく組み付けることができ、このため、溶接を必要とする従来のコイルヒータ内蔵型のゲッターに比べ組付時間を大幅に短縮することができ、大幅なコスト低減が図れるという効果がある。
【0030】
この発明によれば、ゲッターを一体的に結合させたヒータプレートの両端側には相反する方向への弾発力を有するばね性の折曲片部を形成し、その折曲片部を基板外周壁の内壁面に弾着させて前記ヒータプレートを外部端子と電気的に導通させるように構成したので、前記ヒータプレート両端の折曲片部を基板外周壁の内壁面に沿って差し込むだけで前記ヒータプレートを前記基板に簡単に手際よく組み付けることができ、このため、溶接を必要とする従来のコイルヒータ内蔵型のゲッターに比べ組付時間を大幅に短縮することができ、大幅なコスト低減が図れるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態1による赤外線検出器を示す縦断面図である。
【図2】図1のA−A線に沿った横断平面図である。
【図3】図2のB−B線に沿った断面矢視図である。
【図4】この発明の実施の形態2による赤外線検出器を示す縦断面図である。
【図5】図4のC−C線に沿った横断平面図である。
【図6】図5のD−D線に沿った断面矢視図である。
【図7】図6中のゲッターとヒータプレートのユニットを示す概略的な斜視図である。
【図8】この発明の実施の形態3による赤外線検出器を示す縦断面図である。
【図9】図9(a)はこの発明の実施の形態4による赤外線検出器のヒータプレートを示す展開断面図、図9(b)は図9(a)のヒータプレート成形品を示す断面図である。
【符号の説明】
1 基板、1a 外周壁、1b 仕切壁、2 キャップ、3 ウインドウ、4キャップとウインドウの接合ユニット、5 真空室、6 電子冷却素子、7 赤外線検出素子、8 ワイヤボンディング、9 外部端子、10 ゲッター、11 リード端子、12 ソケット、20 ヒータプレート、20a,20b 脚片部、21,22 電極、21a,22a 係合片部、30 ヒータプレート、30a,30b 折曲片部。

Claims (5)

  1. 赤外線透過用のウインドウを有して真空室を形成する基板と、この基板上に実装されて前記真空室内に収められた赤外線検出素子と、前記基板上に実装され通電時に前記真空室内の気体を吸着するコイルヒータ内蔵型のゲッターとを備えた赤外線検出器において、前記基板上に外部端子と導通するゲッター取付用の一対のソケットを実装し、これらのソケットに前記ゲッターから延出するコイルヒータ両端のリード端子を嵌め込み保持させたことを特徴とする赤外線検出器。
  2. 赤外線透過用のウインドウを有して真空室を形成する基板と、この基板上に実装されて前記真空室内に収められた赤外線検出素子と、前記基板上に実装され通電時に前記真空室内の気体を吸着するゲッターとを備えた赤外線検出器において、前記ゲッターを一体的に結合させたヒータプレートと、前記真空室の内壁面に接合されて離間対向し対向方向への弾発力を有して外部端子と導通するばね性の電極とを備え、前記電極間に前記ヒータプレートを嵌め込んでそのヒータプレートを前記電極に圧接保持させたことを特徴とする赤外線検出器。
  3. 赤外線透過用のウインドウを有して真空室を形成する基板と、この基板上に実装されて前記真空室内に収められた赤外線検出素子と、前記基板上に実装され通電時に前記真空室内の気体を吸着するゲッターとを備えた赤外線検出器において、前記ゲッターをヒータプレートに一体的に結合させ、そのヒータプレートの両端側には相反する方向への弾発力を有するばね性の折曲片部を形成し、その折曲片部を前記真空室の内壁面に弾着させて前記ヒータプレートを外部端子と導通させたことを特徴とする赤外線検出器。
  4. ヒータプレートは、ゲッター結合領域が他の部位よりも薄く形成されていることを特徴とする請求項2または請求項3記載の赤外線検出器。
  5. 真空室内における赤外線検出素子とゲッターとの間には仕切壁が設けられていることを特徴とする請求項1から請求項4のうちのいずれか1項記載の赤外線検出器。
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