JP2010071816A - 電子装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】気密容器内の気密度の検出を可能とし、使用時の信頼性を確保できる気密パッケージ型の電子装置を提供する。
【解決手段】気密封止可能な収容空間を有する気密容器と、前記収容空間に格納され、所定の機能を実行可能とされた機能部と、前記収容空間に格納され、前記収容空間における気密度を検出可能とされた気密度検出部と、を備えたことを特徴とする電子装置が提供される。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子装置に関し、特に、気密パッケージ型の電子装置に関する。
近年、半導体集積回路技術をベースに、基板上に機械的に動作可能な構造や３次元構造を形成することにより、小型で、高性能な電子デバイスを実現できるＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術の開発が活発に行われている。例えば、加速度センサ、圧力センサ、流量センサ、赤外線イメージャ、ＲＦスイッチ、ＲＦ発信器、マイクロアクチュエータ、共振子フィルタ、ＤＮＡチップ等、多種多様な電子デバイスが開発されている。
このような電子デバイスの多くにおいては、外界から保護するためのパッケージングにおいて、ＬＳＩ技術で用いられてきた樹脂モールドなどのパッケージング技術ではなく、中空構造のパッケージを行う必要がある場合が多い。さらに、長期に渡って電子デバイスの性能を維持するために、真空パッケージする必要があるものも多い。
例えば、赤外線イメージャは、入射赤外線を赤外線吸収部で熱に変換した上で、この微弱な熱によって生じる温度変化を、熱電変換部により電気的信号に変換し、この電気的信号を読み出すことで赤外線画像信号を得ている。この赤外線イメージャでは、熱電変換部の周辺を空洞化して、周囲から熱的に分離すると共に、真空パッケージに実装することにより、赤外線感度の向上を図っている。
また、可動部を有する加速度センサ、マイクロアクチュエータなどでは、可動部の再現性を高めたり、経時変化を抑制したりするために、パッケージ内を真空とし、または、ガスで充填し、気密封止している。
これらの電子デバイスにおいて、パッケージ内に存在する気体分子数の変動、すなわち、真空度の変動や封入元素の分圧の変動は、電子デバイスの長期的な信頼性を決める１つの主要因となっている。例えば、赤外線イメージャの場合、熱電変換部の性能が変化しない場合でも、真空パッケージ内の真空度が低下すると、熱電変換部の電気的特性が変化し、画像劣化が発生するなど、信頼性が低下してしまう。
このようなパッケージ内の真空度の変動を防ぐ方法として、例えば、赤外線イメージャを真空パッケージする場合、真空パッケージ内にゲッターを搭載することにより、パッケージ内で発生するガスを吸着除去し、真空度を保つ方法が開示されている（例えば、特許文献１）。しかし、ゲッターにも寿命があるため、パッケージ内の真空度が長期間に渡って維持される保証はない。
特開２００５−２２３２０９号公報
本発明は、気密容器内の気密度の検出を可能とし、使用時の信頼性を確保できる気密パッケージ型の電子装置を提供する。
本発明の一態様によれば、気密封止可能な収容空間を有する気密容器と、前記収容空間に格納され、所定の機能を実行可能とされた機能部と、前記収容空間に格納され、前記収容空間における気密度を検出可能とされた気密度検出部と、を備えたことを特徴とする電子装置が提供される。
本発明によれば、気密容器内の気密度の検出を可能とし、使用時の信頼性を確保できる気密パッケージ型の電子装置が提供される。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電子装置の構成を例示する模式的断面図である。
図１に表したように、電子装置３１は、機能部４４と、気密度検出部４１と、機能部４４と気密度検出部４１とを収容空間に格納して気密封止する気密パッケージ４５（気密容器）と、を備える。
本具体例では、気密パッケージ４５には、パッケージ基材３５と、封止部材３６と、パッケージ基材３５と封止部材３６とを気密に接着する封止剤３７と、が用いられている。 また、本具体例では、機能部４４と気密度検出部４１とは、同一チップ上に集積化されている。
例えば、機能部４４と気密度検出部４１とが集積化された被格納素子３２をパッケージ基材３５に固定し、その後、パッケージ基材３５と封止部材３６を封止剤３７で接着して、気密封止することにより、電子装置３１が形成される。
機能部４４には、赤外線イメージャ（赤外線検出素子）などの各種の検出器や、加速度センサやマイクロアクチュエータなどのＭＥＭＳ装置等の各種の機能素子が用いられる。機能部４４の少なくとも一部の周囲には、空洞部３９が設けられる。機能部４４が例えば赤外線イメージャの場合には、この空洞部３９により、外気及び気密パッケージ４５から断熱され、赤外線イメージャの機能が向上される。また、機能部４４が可動部を有するＭＥＭＳ装置の場合には、この空洞部３９によりその可動部が可動することができる。このように、機能部４４は、気密パッケージ４５の内部に格納され、気密封止されることによって、機能を発揮し、また、機能を高めることができる。
すなわち、機能部４４の機能に応じて、機能部４４及び気密度検出部４１とは気密パッケージ４５内に、例えば、真空封止、窒素充填封止、または、水蒸気充填封止などにより封止される。
そして、その封止状態に適合するように、気密度検出部４１として、真空センサ、圧力センサ、または、水蒸気分圧センサなどが用いられる。
本実施形態に係る電子装置３１によれば、気密度検出部４１が、気密パッケージ４５の内部に設けられ、気密パッケージ４５の内部の気密度の変動をモニタリングすることにより、気密度の劣化による機能部４４の機能の劣化を判断することができる。これにより、電子装置３１を使用する際の短期的及び長期的な信頼性を確保することができる。
このように、本実施形態に係る電子装置３１によれば、気密容器内の気密度の検出を可能とし、使用時の信頼性を確保できる気密パッケージ型の電子装置を提供できる。
また、気密度を検出することにより、機能部４４の機能を向上させることができる。例えば、機能部４４が赤外線を検出する機能を持つ場合、気密度の変動によって、照射される赤外線の量に対する出力は、機能部４４の置かれている環境の真空度に依存して変化する。このとき、気密度検出部４１によって、機能部４４が置かれている環境の真空度を検出することによって、機能部４４による赤外線検出量を補正することができる。
さらには、気密度検出部４１による気密度の検出結果に基づいて、機能部４４の動作条件を変化させ、気密度の変動を補正した動作を機能部４４に行わせることも可能となる。
また、気密度検出部４１を、機能部４４が設けられる同じ基板に設け集積化することで、気密度検出部４１を個別に製作するのではなく、機能部４４を形成する過程で、気密度検出部４１を同時に形成できるようになり、電子装置３１の製造工程を大幅に簡略化できる。
さらに、気密度検出部４１と機能部４４とが集積化されて同じ基板に設けられることにより、気密度検出部４１と機能部４４とに用いられる構成要素、すなわち、基板や構成する各種の膜、が同一となる。このため、気密度検出部４１及び機能部４４の構成要素の各種の特性、例えば温度依存性など、が連動する。これにより、気密度の変化が機能部４４の特性に与える影響と同様の傾向で、気密度検出部４１は気密度を検出することができるので、より実用的な気密度の検出が可能となる。また、例えば、後述するように、気密度検出部４１の気密度の検出結果を基にして、機能部４４を制御する際にも、より実用的な制御を行うことができる。
ここで、本実施形態の電子装置３１において、機能部４４と気密度検出部４１とを真空封止する場合に用いられる真空センサについて説明する。真空度を測定する真空計としては、例えば、パッケージ内の気体の
（１）圧力変化を静電容量の変化として測定するもの、
（２）熱伝導の変化を電気抵抗の変化として測定するもの、
（３）粘性の変化を水晶振動子の振動数変化として測定するもの、
（４）放電抵抗の変化を放電電流の変化として測定するもの、
等がある。なお、（１）のパッケージ内の気体の圧力変化を静電容量の変化として測定するセンサは、真空センサのみでなく、例えば窒素封入したパッケージ内の気密度センサとして用いることもできる。
例えば、ＭＥＭＳ技術を用いた真空センサとして、上記（１）の応用であるダイアフラムのたわみを静電容量で検出する方式のダイアフラム真空センサがある。
また、上記（２）を応用したダイオードの電気的特性変化を測定する方式のセンサがある。これは、ダイオードの近傍にヒータを搭載し、ヒータによってダイオードを過熱した状態で、ダイオードの電気的特性を測定する時に、この電気的特性が周囲の真空度に依存して変動することを利用して真空度を計測する真空センサである。これらの真空センサは真空センサ単体として開発されている。
（実施例１）
図２は、本発明の第１の実施例に係る電子装置の要部の構成を例示する模式的断面図である。
すなわち、同図は、図１に例示した機能部４４と気密度検出部４１の部分を例示している。本実施例においては、機能部４４と気密度検出部４１とが、図示しない気密パッケージ４５の内部に真空封止される。そして、気密度検出部４１には真空センサ３３が用いられる。
図２に表したように、基板１１の上に機能部４４が設けられる。機能部４４は、例えば、赤外線を検出する機能を持った部分であり、例えば、赤外線検出部５１と回路部５２とを有している。そして、基板１１の上には、真空センサ３３が設けられている。すなわち、真空センサ３３が、機能部４４が設けられる同じ基板上に設けられている。そして、真空センサ３３は、機能部４４を形成する際に一緒に形成される。そして、本具体例では、赤外線検出部５１と真空センサ３３とは、基板１１から離間して保持されている。
真空センサ３３においては、例えば、上記（２）の応用として、素子の電気的特性が周囲の真空度に依存して変動することを利用することができる。
例えば、真空センサ３３として、抵抗素子が用いられ、その抵抗素子に一定電流を流した場合、その抵抗素子は発熱により温度が上昇し電気的特性が変化する。このとき、真空度が高い程発熱した抵抗素子からの放熱が抑制され、抵抗素子の温度も上昇する。また、通電を停止した後の温度の低下速度も遅くなる。
一方、真空度が下がるに従って抵抗素子からの放熱が顕著となり、抵抗機能の温度上昇は小さくなる。また、通電を停止した後の温度の低下速度も速くなる。
このような原理を用いて、真空センサ３３の抵抗素子に、例えば一定の電流パルスを流した時の電圧の変化をモニタリングすることにより、真空度の変化を測定することが可能となる。また、一定電圧をかけた時の電流の変化をモニタリングしても良い。
なお、真空センサ３３を真空度の検出器として動作させるための付加的な機能素子は、図２において記載を省略しているが、真空センサ３３に含めても良い。また、機能部４４内に設けても良い。
ここで、真空度の検出感度を向上させるために、図２に例示したように真空センサ３３を基板１１から離間させ、基板１１の上に空洞部１６ａを設け、真空センサ３３と基板１１とを断熱することができる。
すなわち、気密度検出部４１となる真空センサ３３は、基板１１の上方に空間を空けて保持されている。すなわち、真空センサ３３は、中空構造を有する。この時、機能部４４において同様の空洞部１６が設けられる際には、空洞部１６ａと空洞部１６とは同時に形成することができる。
真空センサ３３として、機能部４４に用いられる、例えば、ダイオード、トランジスタ、抵抗及び配線と同等のダイオード、トランジスタ、抵抗及び配線を用いることができる。すなわち、機能部４４に用いられているダイオード、トランジスタ、抵抗及び配線の少なくともいずれかに用いられる膜と同じ膜を用いて形成されたダイオード、トランジスタ、抵抗及び配線の少なくともいずれかを、真空センサ３３に用いることができる。
図３は、本発明の実施形態の電子装置に用いることができる素子の特性を例示する概念的模式図である。
すなわち、同図（ａ）は、真空センサ３３に用いることができる抵抗の電圧（Ｖ）−電流特性（Ｉ）を例示し、同図（ｂ）はダイオードの電圧−電流特性を例示している。
抵抗は電流を流すことによって発熱し、抵抗の温度が上昇して、例えば、抵抗の抵抗値が変化する。この時、図３（ａ）に表したように、抵抗に一定の電流を流した場合、抵抗が置かれている環境の真空度が高い時（同図中の特性Ｂ）は、発熱した抵抗素子からの放熱が抑制され、そして真空度が低い時（同図中の特性Ａ）は、抵抗からの放熱が顕著となるので、真空度によって、抵抗の電圧−電流特性が変化する。
これを利用して、真空センサ３３として抵抗を用い、抵抗の電流-電圧特性の変動から真空度を検出することができる。
すなわち、真空センサ３３のセンサ部となる抵抗に一定の電流を流した場合において、真空度に従って抵抗の温度が変わり、その結果、抵抗に印加されている電圧が変化する。このような原理を用いて、例えば、抵抗素子に一定電流を流した時の電圧の変化をモニタリングすることにより、真空度の変化を検出することが可能となる。
また、真空センサ３３として配線を用いた場合も同様である。ここで、抵抗と配線とは、共に導体であるが、相対的に抵抗の高いものを抵抗と言い、相対的に抵抗の低いものを配線と言っている。
また、ダイオードを真空センサ３３として用いる場合について説明する。
図３（ｂ）においては、ダイオードの順方向特性を、温度が異なる３種類の温度Ｔａ、Ｔｂ及びＴｃの３つの場合について表し、横軸は電圧（Ｖ）を表し、縦軸は電流（Ｉ）を対数で表している。なお、Ｔａ＞Ｔｂ＞Ｔｃである。
また、同図では、温度Ｔａ、Ｔｂ及びＴｃにそれぞれ対応する特性ａ、ｂ及びｃの傾き（ｌｏｇＩ／Ｖ）をａ＞ｂ＞ｃとして描いているが、これらの傾きの温度依存性はダイオード電圧により異なる。
図３（ｂ）に表したように、例えば、ダイオードに一定電流を流した場合、真空度が高い程ダイオードからの放熱が抑制され、ダイオードの温度が上昇することから、その時にダイオードに印加されている電圧（以下、「ダイオード電圧」という。）が小さくなる。また、真空度が下がるに従ってダイオードからの放熱が顕著となり、ダイオードの温度が低くなるので、ダイオード電圧は大きくなる。
このように、機能部４４と真空センサ３３とを気密パッケージ内に真空封止した初期の状態におけるダイオードの電流−電圧特性を基準にして、その後の電流−電圧特性の変化をモニタリングすることにより真空度を検出することができる。
また、真空センサ３３としてトランジスタを用いた場合にも同様の特性を利用して真空度を検出することができる。
（実施例２）
図４は、本発明の第２の実施例に係る電子装置の要部の構成を例示する模式的断面図である。
すなわち、同図は、図１に例示した機能部４４と気密度検出部４１とに対応する部分を例示している。本実施例においても、機能部４４と気密度検出部４１とが図示しない気密パッケージ４５の内部に気密封止される。そして、本実施例では、気密度検出部４１には、真空センサ３３が用いられる。
図４に表したように、第２の実施例の電子装置３１ｂにおいては、機能部４４として、赤外線イメージャ８が用いられ、真空センサ３３としてダイオード２３ａが用いられる。ダイオード２３ａを用いることによって、実施例１に関して説明したのと同様の機構によって、真空センサ３３は、真空度を検出することができる。なお、この場合も、気密度検出部４１となる真空センサ３３は、基板１１の上方に空間を空けて保持されている。
赤外線イメージャ８と真空センサ３３とは、Ｓｉからなる基板１１上に集積化して形成されている。基板１１としては、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板を用いることが好ましい。赤外線イメージャ８は、熱電変換画素１２と検出回路１３とを有する。
熱電変換画素１２は、ダイオード２３、配線１４及び赤外線吸収層１５を有し、これらは、基板１１の上に空洞部１６を介して設けられる。すなわち、熱電変換画素１２は、中空構造を有する。配線１４は、ダイオード２３を支える支持部材としての機能も有する。ダイオード２３には、例えばＳｉ−ｐｎ接合ダイオードを用いることができる。
赤外線を吸収することにより、ダイオード２３の温度が上昇するが、このときのダイオード２３の電圧−電流特性の変化を検出することにより、赤外線の照射量を検出することができる。例えば、ダイオードの順方向の電圧−電流特性において、一定の電流を流した場合の電圧の変化を求めることにより赤外線の照射量を求めることができる。また、一定の電圧を印加した場合の電流の変化を検知しても良い。
本具体例では、２個のダイオードを直列接続した場合を示している。このように、複数のダイオードを直列接続することにより赤外線の検出感度を向上できる。なお、ダイオードの数は任意であり、２個に限定されない。
配線１４には、例えばポリシリコンを用いることができ、配線１４は、ダイオード２３からの信号を検出回路１３に伝達する。
一方、赤外線吸収層１５には、例えば、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜を用いることができ、赤外線吸収層１５は、赤外線を吸収することにより赤外線の検出感度を向上できる。
なお、本具体例では、１つの熱電変換画素１２が示されているが、熱電変換画素をマトリクス状に配置し、各画素を所定の駆動条件でスキャンニングすることにより、二次元的な赤外線イメージ画像を得ることもできる。
検出回路１３は、トランジスタ１７、抵抗９及びキャパシタ１８を有している。トランジスタ１７には、例えばＳｉ−ＭＯＳトランジスタを用いることができ、Ｓｉ層１９にソース、ドレイン拡散層２０を形成し、ゲート酸化膜を介してポリシリコン層からなるゲート電極を形成することで作製できる。抵抗９には、例えば、トランジスタ１７で用いたポリシリコン層を用いることができる。このポリシリコン層へドープする不純物の濃度を変えることにより、抵抗値を制御することができる。キャパシタ１８はトランジスタ１７のゲート酸化膜をキャパシタ膜として用いることができる。なお、本具体例では、これらの機能素子を１つずつ例示しているが、例えば、複数個形成することにより熱電変換画素１２からの信号処理を行ったり、熱電変換画素１２のダイオード２３の駆動制御を行ったりする回路が構成される。
以上に述べたように、本実施例に係る電子装置３１ｂにおいては、赤外線イメージャ８を作製する工程で、赤外線イメージャ８の機能素子の１つであるダイオード２３と同一構造のダイオード２３ａをセンシング部とする真空センサ３３を、赤外線イメージャ８とほぼ同時に作製することができる。従って、赤外線イメージャ８と真空センサ３３とを別々に作製して、これらを気密パッケージ４５内に別々に搭載する場合に比べて、電子装置の製造工程を大幅に簡略化できる。
（実施例３）
図５は、本発明の第３の実施例に係る電子装置の要部の構成を例示する模式的断面図である。
図５に表したように、第３の実施例に係る電子装置３１ｃにおいては、機能部４４として、赤外線イメージャ８が用いられ、また、気密度検出部４１となる真空センサ３３として、トランジスタ１７ａが用いられている。そして、図示しない気密パッケージ４５内に、赤外線イメージャ８と真空センサ３３とが格納され、真空封止される。この他は、電子装置３１ｂと同様なので説明を省略する。
このトランジスタ１７ａは、機能部４４となる赤外線イメージャ８に用いられるトランジスタ１７と同様の構成や材料を有することができる。
真空センサ３３としてのトランジスタ１７ａの機能は、前述したダイオードの場合と同様である。これにより、真空センサ３３は、真空度を検出できる。
すなわち、例えば、赤外線イメージャ８に用いられるトランジスタ１７と同一構造のトランジスタ１７ａを、同一のＳｉからなる基板１１の上に作製し、これを真空センサ３３のセンシング部に用いる。この真空センサ３３のセンシング部となるトランジスタ１７ａを、配線１４ａを通じて、図示していない駆動回路に接続する。この配線１４ａも、赤外線イメージャ８に用いられる配線１４と同一構造とすることができる。
このような真空センサ３３においては、真空度は、トランジスタ１７ａのゲート電圧を閾値電圧以上の一定値とした時の、ソース-ドレイン間の電流-電圧特性の変動から検出することができる。トランジスタ１７ａは、ソース-ドレイン間に電流を流すことによって発熱し、トランジスタ１７ａの温度が上昇して、トランジスタ１７ａの抵抗値が変化する。この時、真空度が高いほど発熱したトランジスタ１７ａからの放熱が抑制され、真空度が下がるに従ってトランジスタ素子からの放熱が顕著となる。このような原理を用いて、例えば、トランジスタ１７ａのゲート電圧を閾値電圧以上の一定値とし、ソース-ドレイン間に一定電流を流した時の電圧の変化をモニタリングすることにより、真空度の変化を検出することが可能となる。
ここで、真空度の検出感度を向上させるには、同図に例示したように、センシング部であるトランジスタ１７ａを空洞部１６ａを介して設け、真空センサ３３を中空構造とすることが好ましい。すなわち、気密度検出部４１となる真空センサ３３は、基板１１の上方に空間を空けて保持されている。この中空構造の形成も、赤外線イメージャ８の空洞部１６を形成する工程で同時に形成することができる。
以上に述べたように、本実施例に係る電子装置３１ｃにおいても、赤外線イメージャ８を作製する工程で、赤外線イメージャ８の機能素子の１つであるトランジスタ１７と同一構造のトランジスタ１７ａをセンシング部とする真空センサ３３を、同時に作製することができる。従って、赤外線イメージャ８と真空センサ３３とを別々に作製して、これらを気密パッケージ４５内に別々に搭載する場合に比べて、電子装置の製造工程を大幅に簡略化できる。
（実施例４）
図６は、本発明の第４の実施例に係る電子装置の要部の構成を例示する模式的断面図である。
図６に表したように、第４の実施例に係る電子装置３１ｄにおいては、機能部４４として、赤外線イメージャ８が用いられ、また、真空センサ３３として抵抗９ａが用いられている。これ以外は、電子装置３１ｂと同様とすることができるので説明を省略する。
この抵抗９ａは、機能部４４となる赤外線イメージャ８に用いられる抵抗９と同様の構成や材料を有することができる。
真空センサ３３としての抵抗９ａの機能は、前述したダイオードの場合と同様である。これにより、真空センサ３３は、真空度を検出できる。
すなわち、例えば、赤外線イメージャ８の機能素子の１つである抵抗９と同一構造の抵抗９ａを、同一のＳｉからなる基板１１上に作製し、これを真空センサ３３のセンシング部に用いる。この真空センサ３３のセンシング部である抵抗９ａを、配線１４ａを通じて、図示していない駆動回路に接続する。この時、配線１４ａも、赤外線イメージャ８に用いられる配線１４と同一構造とすることができる。
真空度は、抵抗９ａの電流-電圧特性の変動から検出することができる。抵抗９ａは電流を流すことによって発熱し、抵抗９ａの温度が上昇して、抵抗９ａの抵抗値が変化する。この時、真空度が高いほど発熱した抵抗９ａからの放熱が抑制され、真空度が下がるに従って抵抗９ａからの放熱が顕著となる。このような原理を用いて、例えば、抵抗９ａに一定電流を流した時の電圧の変化をモニタリングすることにより、真空度の変化を検出することが可能となる。
ここで、真空度の検出感度を向上させるには、同図に例示したようにセンシング部である抵抗９ａを空洞部１６を介して設け、真空センサ３３を中空構造とすることが好ましい。すなわち、気密度検出部４１となる真空センサ３３は、基板１１の上方に空間を空けて保持されている。この中空構造の形成も、赤外線イメージャ８の空洞部１６を形成する工程で同時に形成することができる。
以上に述べたように、本実施例に係る電子装置３１ｄにおいては、赤外線イメージャ８を作製する工程で、赤外線イメージャ８の機能素子の１つである抵抗９と同一構造の抵抗９ａをセンシング部とする真空センサ３３を、赤外線イメージャ８と同時に作製することができる。従って、赤外線イメージャ８と真空センサ３３とを別々に作製して、これらを気密パッケージ４５内に別々に搭載する場合に比べて、電子装置の製造工程を大幅に簡略化できる。
（実施例５）
図７は、本発明の第５の実施例に係る電子装置の要部の構成を例示する模式的断面図である。
図７に表したように、第５の実施例に係る電子装置３１ｅにおいては、機能部４４として、赤外線イメージャ８が用いられ、また、真空センサ３３として配線１４ａが用いられる。これ以外は、電子装置３１ｂと同様とすることができるので説明を省略する。
この配線１４ａは、機能部４４となる赤外線イメージャ８に用いられる配線１４と同様の構成や材料を有することができる。
真空センサ３３としての配線１４ａの機能は、前述したダイオードの場合と同様である。これにより、真空センサ３３は、真空度を検出できる。
すなわち、例えば、赤外線イメージャ８の機能素子の１つである配線１４と同一構造の配線１４ａを、同一のＳｉからなる基板１１上に作製し、これを真空センサ３３のセンシング部に用いる。この真空センサ３３のセンシング部である配線１４ａを、図示していない駆動回路に接続する。この配線１４ａは、赤外線イメージャ８に用いられる配線１４と同一構造とすることができる。
真空度は、配線１４ａの電流-電圧特性の変動から検出することができる。配線１４ａは電流を流すことによって発熱し、配線１４ａの温度が上昇して、配線１４ａの抵抗値が変化する。この時、真空度が高いほど発熱した配線からの放熱が抑制され、真空度が下がるに従って配線１４ａからの放熱が顕著となる。このような原理を用いて、例えば、配線１４ａに一定電流を流した時の電圧の変化をモニタリングすることにより、真空度の変化を検出することが可能となる。
ここで、真空度の検出感度を向上させるには、同図に例示したように、センシング部である配線１４ａを空洞部１６ａを介して設け、真空センサ３３を中空構造とすることが好ましい。すなわち、気密度検出部４１となる真空センサ３３は、基板１１の上方に空間を空けて保持されている。この中空構造の形成も、赤外線イメージャ８の空洞部１６を形成する工程で同時に形成することができる。
以上に述べたように、本実施例に係る電子装置３１ｅにおいても、赤外線イメージャ８を作製する工程で、赤外線イメージャ８に用いられる配線１４と同一構造の配線１４ａをセンシング部とする真空センサ３３を、赤外線イメージャ８と同時に作製することができる。従って、赤外線イメージャ８と真空センサ３３とを別々に作製して、これらを気密パッケージ４５内に別々に搭載する場合に比べて、電子装置の製造工程を大幅に簡略化できる。
（実施例６）
図８は、本発明の第６の実施例に係る電子装置の要部の構成を例示する模式的断面図である。
図８に表したように、第６の実施例に係る電子装置３１ｆにおいては、機能部４４として、赤外線イメージャ８が用いられ、また、真空センサ３３としてダイオード２３ａが用いられている。真空センサ３３は、ダイオード２３ａの上に設けられた赤外線反射膜２２をさらに有している。そして、これらは、図示しない気密パッケージ４５の内部に真空封止されている。
真空センサ３３に用いられるダイオード２３ａの機能は、電子装置３１ｂに関して説明したのと同様である。
本実施例においては、ダイオード２３ａの上に赤外線反射膜２２を設けることにより、電子装置３１ｆの外部から、気密パッケージ４５を通過する赤外線が、ダイオード２３ａに照射されることを防止できる。これにより、外部から照射される赤外線によるダイオード２３ａの温度上昇が抑制でき、真空センサ３３の検出精度を向上できる。また、真空センサ３３の劣化を抑制し、信頼性を向上することもできる。赤外線反射膜２２には、例えば、金、銅、アルミニウムなどの金属を用いることができる。
このように、機能部４４として赤外線イメージャ８が用いられる場合においては、真空センサ３３にも、赤外線が照射されることが想定されるので、真空センサ３３となるダイオード２３ａを覆うように赤外線反射膜２２を設けることで、真空センサ３３の真空検出の精度を向上させ、その結果、電子装置３１ｆを高精度に動作させることができる。
なお、赤外線反射膜２２は、真空センサ３３に用いられる抵抗、配線、ダイオード及びトランジスタの少なくともいずれかを覆うように設けても良い。
（実施例７）
図９は、本発明の第７の実施例に係る電子装置の要部の構成を例示する模式的断面図である。
図９に表したように、第７の実施例に係る電子装置３１ｇにおいては、機能部４４として、赤外線イメージャ８が用いられ、また、真空センサ３３としてダイオード２３ａが用いられている。真空センサ３３は、ダイオード２３ａの上に設けられた赤外線反射膜２２と、ダイオード２３と赤外線反射膜２２との間に設けられた赤外線吸収層１５ａと、を有している。
赤外線反射膜２２の機能については、電子装置３１ｆの場合と同様とすることができる。
一方、赤外線吸収層１５ａには、赤外線イメージャ８の熱電変換画素１２に用いられる赤外線吸収層１５と同様の構成や材料を用いることができる。すなわち、赤外線吸収層１５ａには、例えば、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜を用いることができる。真空センサ３３に赤外線吸収層１５ａを設けることにより、真空センサ３３となるダイオード２３ａの熱容量を、赤外線イメージャ８内の熱電変換画素１２のダイオード２３の熱容量とほぼ同一にすることができる。これにより、気密パッケージ４５内の真空度が変化した場合、真空センサ３３に用いるダイオード２３ａの電流-電圧特性の変化を測定することにより、赤外線イメージャ８の図示しない駆動制御回路に、真空度の変化分のフィードバック補正を行うことができ、赤外線イメージャ８の機能をより向上できる。
上記の第１〜第７の実施例に係る電子装置３１ａ〜３１ｇにおいては、気密度検出部４１としての真空センサ３３は、抵抗、配線、ダイオード及びトランジスタの少なくともいずれかを用い、上記の（２）の特性を利用して真空度を検出したが、本発明はこれには限らない。すなわち、気密度検出部４１は、上記の（１）〜（４）に例示した特性のいずれかを利用しても良く、または、それ以外の特性を利用しても良い。
また、機能部４４の例として、赤外線イメージャ８を用いて説明を行っているが、本発明はこれに限定されるものではなく、ＭＥＭＳ技術などを用いた他の機能素子を機能部４４として用いることができる。
（第２の実施形態）
図１０は、本発明の第２の実施形態に係る電子装置の構成を例示する模式的断面図である。
図１０に表したように、本実施形態に係る電子装置３１ｋにおいては、機能部４４と気密度検出部４１とが気密パッケージ４５の内部に格納され、気密封止されている。そして、本具体例の場合は、機能部４４と気密度検出部４１とは、同じ基板上に集積化されて形成されるのではなく、それぞれ、別に作製され、それらが個別に気密パッケージ４５内に配置される。すなわち、電子装置３１ｋは、ハイブリッド構造を有している。これ以外は、第１の実施形態に係る電子装置３１と同様とすることができる。
この場合も、機能部４４の機能に応じて、真空封止、窒素充填封入、または、水蒸気充填封入などが行われる。そして、それに対応して、気密度検出部４１として、真空センサ、窒素圧力センサ、または、水蒸気分圧センサなど等が用いられる。
例えば、気密度検出部４１に真空センサを用いる場合、第１〜第７の実施例に関して説明した構成の少なくともいずれかを採用することができる。すなわち、真空センサとして、抵抗、配線、ダイオード及びトランジスタの少なくともいずれかを用い、上記の（２）の特性を利用して真空度を検出することができる。また、気密度検出部４１は、上記の（１）〜（４）に例示した特性のいずれかを利用しても良く、または、それ以外の特性を利用しても良い。
この時、本実施形態に係る電子装置３１ｋでは、気密度検出部４１と機能部４４とが別に作製されるので、気密度検出部４１の構成の自由度が増し、より、応用範囲が広く便利になる。また、個別に作製された任意の機能部４４と、任意の気密度検出部４１と、を組み合わせて作製できるので、設計及び製造に要する期間が短縮される。
本実施形態に係る電子装置３１ｋによれば、気密容器内の気密度の検出を可能とし、使用時の信頼性を確保でき、応用範囲の広い、便利な気密パッケージ型の電子装置を提供できる。
本実施形態に係る電子装置３１ｋによれば、気密度検出部４１が気密パッケージ４５の内部に設けられ、気密パッケージ４５の初期状態からの気密度の変動をモニタリングすることにより、気密度の劣化による機能部４４の機能の劣化を判断することができる。
（第３の実施形態）
図１１は、本発明の第３の実施形態に係る電子装置の構成を例示する模式図である。
すなわち、同図は、本発明の実施形態に係る２種の電子装置の構造を例示している。
図１１（ａ）に表したように、本実施形態に係る電子装置３１ｌは、気密度検出部４１の出力に基づいて機能部４４を制御する制御部７０をさらに備える。
この制御部７０により、気密度検出部４１で検出した気密度の検出結果に基づいて、機能部４４を制御することで、機能部４４の動作の精度を向上させることができる。例えば、機能部４４として赤外線イメージャ８が用いられ、気密度検出部４１として真空センサ３３が用いられる場合、真空センサ３３による真空度の検出結果に基づいて、例えば、赤外線イメージャ８の赤外線の検出結果を補正して出力させることができる。また、例えば、赤外線イメージャ８の動作条件を制御することもできる。
この時、例えば、赤外線イメージャ８の赤外線の検出結果は、例えば図３に例示したような、真空センサ３３に用いられる素子の電気特性の真空度依存性と類似の特性を示すので、この特性を基にして、赤外線の検出結果を補正して出力したり、また、赤外線のイメージャに用いられる素子の動作条件を制御することで、真空度の変動に依存せず、赤外線イメージャ８の検出結果を高精度に維持し、機能を向上させることができる。
このように、本発明の第３の実施形態に係る電子装置３１ｌによれば、電子装置３１ｌの機能部４４の機能を向上させることができる。
本具体例では、機能部４４と気密度検出部４１とが別に設けられ、気密パッケージ４５の内部に格納されている。すなわち、第２の実施形態に係る電子装置３１ｋにおいて、制御部７０が設けられている構成である。この場合は、第２の実施形態に関して説明したように、応用範囲が広く、便利であり、さらに、制御部７０を設けたことにより、機能部４４の機能の精度がさらに高くなる。
ただし、本発明は、これに限らず、例えば第１の実施形態に係る電子装置３１のように、気密度検出部４１は、機能部４４が設けられる基板の上に集積させて形成されても良い。この場合は、気密度検出部４１と機能部４４とが集積化されたことにより、小型で、製造コストが抑制され、また、機能部４４及び気密度検出部４１とで同じ構成の膜を使うことで、機能部４４と気密度検出部４１との特性を連動させることにより、より機能を高めることができる。
上記の制御部７０は、機能部４４及び気密度検出部４１の少なくともいずれかが設けられる基板に集積して設けることができる。これにより、小型で、製造コストを抑制でき、機能の精度をより向上することができる。
図１１（ｂ）に表したように、本実施形態に係る別の電子装置３１ｍでは、制御部７０が、気密パッケージ４５の外部に設けられている。このように、制御部７０は、気密パッケージ４５の内部及び外部の少なくともいずれかに設けることができる。
電子装置３１ｍのように、制御部７０が気密パッケージ４５の外部に設けられる場合は、例えば、気密度検出部４１の出力が、第１配線６１によって、気密パッケージ４５の外部に引き出され、制御部７０に入力される。そして、制御部７０の出力が第２配線６２によって気密パッケージ４５内に導入され、機能部４４に入力される。この時、第１配線６１及び第２配線６２は、気密パッケージ４５の気密性を損なわないように、例えば、気密パッケージ４５の壁を貫通して設けられる。
本実施形態に係る電子装置３１ｌ、３１ｍにおいて、機能部４４と気密度検出部４１とを同じ基板の上に集積して形成し、その時の構成を工夫することより、制御部７０の制御性をより向上することができる。
例えば、図９に例示した電子装置３１ｇにおいて、真空センサ３３内のダイオード２３ａの熱容量を、赤外線イメージャ８内の熱電変換画素１２のダイオード２３の熱容量とほぼ同一にすることができる。これにより、真空センサ３３のダイオード２３ａの真空度の変化による特性変化を、熱電変換画素１２のダイオード２３の特性変化と連動させることができ、制御部７０によるフィードバック制御の精度がより向上する。
なお、制御部７０は、第１及び第２の実施形態及び第１〜第７の実施例の少なくともいずれかに係る電子装置において設けることができる。
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、電子装置を構成する各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
その他、本発明の実施の形態として上述した電子装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての電子装置も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
本発明の第１の実施形態に係る電子装置の構成を例示する模式的断面図である。 本発明の第１の実施例に係る電子装置の要部の構成を例示する模式的断面図である。 本発明の実施形態に係る電子装置に用いることができる素子の特性を例示する概念的模式図である。 本発明の第２の実施例に係る電子装置の要部の構成を例示する模式的断面図である。 本発明の第３の実施例に係る電子装置の要部の構成を例示する模式的断面図である。 本発明の第４の実施例に係る電子装置の要部の構成を例示する模式的断面図である。 本発明の第５の実施例に係る電子装置の要部の構成を例示する模式的断面図である。 本発明の第６の実施例に係る電子装置の要部の構成を例示する模式的断面図である。 本発明の第７の実施例に係る電子装置の要部の構成を例示する模式的断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る電子装置の構成を例示する模式的断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る電子装置の構成を例示する模式図である。
符号の説明
８ 赤外線イメージャ（赤外線検出素子）
９、９ａ 抵抗
１１ 基板
１２ 熱電変換画素
１３ 検出回路
１４、１４ａ 配線
１５、１５ａ 赤外線吸収層
１６、１６ａ、、３９ 空洞部
１７、１７ａ トランジスタ
１８ キャパシタ
１９ Ｓｉ層
２０ 拡散層
２２ 赤外線反射膜
２３、２３ａ ダイオード
３１、３１ａ〜ｇ、３１ｋ〜３１ｍ 電子装置
３２ 被格納素子
３３ 真空センサ
３５ パッケージ基材
３６ 封止部材
３７ 封止剤
４１ 気密度検出部
４４ 機能部
５１ 赤外線検出部
５２ 回路部
６１ 第１配線
６２ 第２配線
７０ 制御部

Claims (13)

  1. 気密封止可能な収容空間を有する気密容器と、
    前記収容空間に格納され、所定の機能を実行可能とされた機能部と、
    前記収容空間に格納され、前記収容空間における気密度を検出可能とされた気密度検出部と、
    を備えたことを特徴とする電子装置。
  2. 前記機能部は、赤外線検出素子であることを特徴とする請求項１記載の電子装置。
  3. 前記赤外線検出素子は、抵抗、配線、ダイオード及びトランジスタの少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項２記載の電子装置。
  4. 前記収容空間は、真空とされ、
    前記気密度検出部は、真空センサであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の電子装置。
  5. 前記気密度検出部は、前記機能部が設けられた基板と同じ基板上に設けられてなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の電子装置。
  6. 前記気密度検出部は、抵抗、配線、ダイオード及びトランジスタの少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の電子装置。
  7. 前記気密度検出部に含まれる、抵抗、配線、ダイオード及びトランジスタの前記少なくともいずれかは、前記赤外線検出素子に含まれる、抵抗、配線、ダイオード及びトランジスタの前記少なくともいずれかと同じ構成を有することを特徴とする請求項６記載の電子装置。
  8. 前記気密度検出部は、前記気密度検出部に含まれる、抵抗、配線、ダイオード及びトランジスタの前記少なくともいずれかを覆うように設けられた赤外線反射膜を有することを特徴とする請求項６または７に記載の電子装置。
  9. 前記気密度検出部は、前記気密度検出部に含まれる、抵抗、配線、ダイオード及びトランジスタの前記少なくともいずれかと、前記赤外線反射膜との間に設けられた赤外線吸収層をさらに有することを特徴とする請求項８記載の電子装置。
  10. 前記気密度検出部は、基板の上方に空間を空けて保持されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の電子装置。
  11. 前記気密度検出部の出力に基づいて前記機能部を制御する制御部をさらに有することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載の電子装置。
  12. 前記制御部は、前記収容空間に格納されたことを特徴とする請求項１１記載の電子装置。
  13. 前記制御部は、前記機能部が設けられた基板上に設けられてなることを特徴とする請求項１１または１２に記載の電子装置。
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