JP2004301699A

JP2004301699A - 赤外線検出器

Info

Publication number: JP2004301699A
Application number: JP2003095525A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Ito; 健伊東; Junji Fujino; 純司藤野
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2003-03-31
Publication date: 2004-10-28

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

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。
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。
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。
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。
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。