JP2014207348A - Optical detection sensor and manufacturing method of the same - Google Patents

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Minoru Yamada
実 山田
藤井 淳
Atsushi Fujii
淳 藤井
島田 勝
Masaru Shimada
勝 島田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical detection sensor which eliminates the need of flux and seals a cap without causing solder of structures mounted on the cap and a header to be melted by heat, and to provide a manufacturing method of the optical detection sensor.SOLUTION: An optical detection sensor includes: a sensor chip 32 which detects light; a thermo-module 32 which cools the sensor chip; a cap 34 to which a window 35 is attached; a header 31 on which the sensor chip and the thermo-module are mounted; and low melting point solder 33 which has a melting point lower than a melting point of a solder material used in the sensor chip and the thermo-module and joins the header to the cap thereby making a seal therebetween.

Description

本発明は、エックス線、ガンマ線などの放射線を検出する光検出センサ及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a light detection sensor for detecting radiation such as X-rays and gamma rays, and a method for manufacturing the same.

図5は、従来の光検出センサの詳細構成図であり、図5(a)は光検出センサの上面図、図5(b)は光検出センサの断面図である。この光検出センサは、ヘッダー1、キャップ2、基板7、センサチップ9、コリメータ10、ウィンドウ固定材11、ウィンドウ12、温度センサ13、 ゲッター材14、JFET(接合型電界効果トランジスタ)15、多段サーモモジュール17を有している。   FIG. 5 is a detailed configuration diagram of a conventional light detection sensor, FIG. 5 (a) is a top view of the light detection sensor, and FIG. 5 (b) is a cross-sectional view of the light detection sensor. This light detection sensor includes a header 1, a cap 2, a substrate 7, a sensor chip 9, a collimator 10, a window fixing material 11, a window 12, a temperature sensor 13, a getter material 14, a JFET (junction field effect transistor) 15, a multistage thermostat. A module 17 is included.

多段サーモモジュール17は、光を検出するセンサチップ9を−70℃〜−20℃の低温で動作させる。ヘッダー1にはゲッター材14が取り付けられ、ゲッター材14により光検出センサ内部の雰囲気を真空状態に保つ役割を持つ。多段サーモモジュール17は、3枚のアルミナ基板からなるペルチェステージ5と複数のペルチェ素子4とをはんだ材18により固定することで構成される。多段サーモモジュール17は、コバール製のヘッダー1にはんだ材3により固定される。   The multistage thermo module 17 operates the sensor chip 9 that detects light at a low temperature of −70 ° C. to −20 ° C. A getter material 14 is attached to the header 1, and the getter material 14 serves to keep the atmosphere inside the light detection sensor in a vacuum state. The multistage thermo module 17 is configured by fixing a Peltier stage 5 made of three alumina substrates and a plurality of Peltier elements 4 with a solder material 18. The multistage thermo module 17 is fixed to the header 1 made of Kovar with the solder material 3.

アルミナ製の基板7上にはセンサチップ9とJFET15と温度センサ13とが固定されている。センサチップ9がX線センサである場合、基板7に固定する方法としては、不純線対策として一般的に炭化水素系の接着剤8が用いられる。JFET15は、高融点のはんだ材20により接合され、温度センサ13は接着剤21により貼り付けられる。基板7は、多段サーモモジュール17の最上段のペルチェステージ5上に接着剤6により固定される。   A sensor chip 9, JFET 15, and temperature sensor 13 are fixed on the substrate 7 made of alumina. When the sensor chip 9 is an X-ray sensor, a hydrocarbon adhesive 8 is generally used as a method for fixing to the substrate 7 as a measure against impure wires. The JFET 15 is bonded by a high melting point solder material 20, and the temperature sensor 13 is attached by an adhesive 21. The substrate 7 is fixed by an adhesive 6 on the uppermost Peltier stage 5 of the multistage thermo module 17.

センサチップ9がX線センサチップである場合、センサチップ9上に多層の金属からなるコリメータ10が接着剤22により固定される。キャップ2には予めウィンドウ12がウィンドウ固定材11により貼り付けられる。ウィンドウ12は、センサチップ9の種類により材質が異なる。センサチップ9がX線センサである場合、ウィンドウ12は、厚みが20〜30μmの薄いベリリウム箔からなる。この場合、ウィンドウ固定材11の材質としては、Ag−Cuなどのはんだ材が用いられる。   When the sensor chip 9 is an X-ray sensor chip, a collimator 10 made of a multilayer metal is fixed on the sensor chip 9 with an adhesive 22. A window 12 is pasted on the cap 2 in advance by a window fixing material 11. The material of the window 12 differs depending on the type of the sensor chip 9. When the sensor chip 9 is an X-ray sensor, the window 12 is made of a thin beryllium foil having a thickness of 20 to 30 μm. In this case, a solder material such as Ag—Cu is used as the material of the window fixing material 11.

キャップ2とヘッダー1との固定及び密閉は、真空環境内で行われる。キャップ2とヘッダー1との固定方法としては、抵抗溶接法、接着材、はんだ材などの複数の方法がある。抵抗溶接法により固定と密封を行うときには、密閉封止部分16には多少の変形が見られる。接着剤やはんだ材を用いるときには、接着材やはんだ材が密閉部分より多少はみ出すことがある。   The cap 2 and the header 1 are fixed and sealed in a vacuum environment. As a method for fixing the cap 2 and the header 1, there are a plurality of methods such as resistance welding, an adhesive, and a solder. When fixing and sealing are performed by resistance welding, some deformation is seen in the hermetic sealing portion 16. When using an adhesive or a solder material, the adhesive or solder material may protrude somewhat from the sealed portion.

光検出センサは、各種の接着材とはんだ材とを用いる。接着剤は、内部雰囲気中の圧力上昇を避けるため、硬化した後に、脱ガスが少ないものが要求される。   The light detection sensor uses various adhesive materials and solder materials. The adhesive is required to be less degassed after being cured in order to avoid an increase in pressure in the internal atmosphere.

このような光検出センサにおいて、センサチップ9を低温で動作させるために、素子内部の狭い空間に多段サーモモジュール17を搭載し、多段サーモモジュール17によりセンサチップ9を冷却させる。   In such a light detection sensor, in order to operate the sensor chip 9 at a low temperature, the multistage thermo module 17 is mounted in a narrow space inside the element, and the sensor chip 9 is cooled by the multistage thermo module 17.

しかし、多段サーモモジュール17は、冷却能力が弱いため、その性能を発揮させるためには、断熱を図る必要がある。このため、多段サーモモジュール17とセンサチップ9とが搭載されている空間の雰囲気(キャップとヘッダーとで隔離された空間の内部)を真空状態にする必要がある。   However, since the multistage thermo module 17 has a low cooling capacity, it is necessary to insulate it in order to exhibit its performance. For this reason, it is necessary to make the atmosphere of the space in which the multistage thermo module 17 and the sensor chip 9 are mounted (inside the space separated by the cap and the header) in a vacuum state.

なお、従来の技術として、特許文献1に記載された例や、赤外線センサや一部のX線センサの中に、キャップ内雰囲気に減圧不活性ガスを使用している例がある(特許文献2)。また、衝撃の少ないキャップとヘッダーとの接合方法として接着材を用いた方法がある(非特許文献1)。   In addition, as a prior art, there exists an example which uses the pressure reduction inert gas for the atmosphere in a cap in the example described in patent document 1, and an infrared sensor and some X-ray sensors (patent document 2). ). In addition, there is a method using an adhesive as a method of joining the cap and the header with less impact (Non-Patent Document 1).

特開平1−236675号公報JP-A-1-236675 特開平4−173130号公報JP-A-4-173130 特開平10−308555号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-308555

Uber die Diffusion von Wasser durch Epoxyharz,J.barde leben,Kunstoffe,bd.53,pp.162-163,1963Uber die Diffusion von Wasser durch Epoxyharz, J. barde leben, Kunstoffe, bd. 53, pp. 162-163, 1963

しかしながら、特許文献2では、センサの検出対象が低エネルギーX線である場合、低エネルギーX線が減圧不活性ガスの窒素、アルゴンやキセノンに吸収されて、センサに届くX線の光量が減少してしまう。また、センサに入射したX線が不活性ガスを励起するのに十分なエネルギーを有している場合には、不活性ガスからの蛍光X線がセンサに入力され、不純線となって計測されてしまう。また、非特許文献1においては、接着材は、拡散現象により水分を通すことから、センサ素子内部の空間を長期間に亙って真空状態に保つことは難しかった。そこで、キャップとヘッダーとを接合させる方法として、一般的にロウ付けが用いられている。   However, in Patent Document 2, when the detection target of the sensor is low-energy X-rays, the low-energy X-rays are absorbed by nitrogen, argon, or xenon, which are reduced-pressure inert gases, and the amount of X-rays reaching the sensor is reduced. End up. In addition, when the X-ray incident on the sensor has sufficient energy to excite the inert gas, the fluorescent X-ray from the inert gas is input to the sensor and measured as an impure line. End up. In Non-Patent Document 1, it is difficult to keep the space inside the sensor element in a vacuum state for a long time because the adhesive allows moisture to pass through due to a diffusion phenomenon. Therefore, brazing is generally used as a method for joining the cap and the header.

しかしながら、キャップやヘッダーの温度をはんだ(ロウ)を溶かす温度まで上昇させることで、ロウ付けが行われるため、キャップ封止前にキャップやヘッダーに搭載した構造物のはんだが熱により溶ける可能性があった。また、一般的にはフラックスを用いてはんだ付けが行われていた。   However, since soldering is performed by raising the temperature of the cap or header to a temperature at which the solder (wax) is melted, the solder of the structure mounted on the cap or header may be melted by heat before sealing the cap. there were. In general, soldering is performed using a flux.

本発明の課題は、フラックスを不要とし、キャップやヘッダーに搭載した構造物のはんだが熱により溶けることなくキャップを封止できる光検出センサ及びその製造方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a photodetection sensor that can seal a cap without the need for flux and can seal the cap without melting the solder of the structure mounted on the cap or header by heat, and a method for manufacturing the same.

本発明に係る光検出センサは、上記課題を解決するために、光を検出するセンサチップと、このセンサチップを冷却させるサーモモジュールと、ウィンドウが取り付けられたキャップと、前記センサチップ及び前記サーモモジュールを搭載するヘッダーと、前記センサチップ及び前記サーモモジュールの各々に用いられるはんだ材の融点よりも融点が低く且つ前記ヘッダーと前記キャップとを接合させることにより封止させる低融点はんだとを備えることを特徴とする。   In order to solve the above problems, a light detection sensor according to the present invention includes a sensor chip for detecting light, a thermo module for cooling the sensor chip, a cap to which a window is attached, the sensor chip, and the thermo module. And a low melting point solder that has a melting point lower than the melting point of the solder material used for each of the sensor chip and the thermo module and that is sealed by joining the header and the cap. Features.

本発明に係る光検出センサの製造方法は、光を検出するセンサチップと、このセンサチップを冷却させるサーモモジュールと、ウィンドウが取り付けられたキャップと、前記センサチップ及び前記サーモモジュールを搭載するヘッダーと、前記センサチップ及び前記サーモモジュールの各々に用いられるはんだ材の融点よりも融点が低く且つ前記ヘッダーと前記キャップとを接合させることにより封止させる低融点はんだとを備える光検出センサの製造方法であって、ドラフトチャンバにおいて低融点材の表面をエッチングして洗浄し、グローブボックスにおいて低融点材を乾燥させ、真空封止機において真空ベーキングを行い前記低融点はんだを真空雰囲気中で融点以上の温度で溶かして前記ヘッダーと前記キャップとを接合させることを特徴とする。   A method of manufacturing a photodetection sensor according to the present invention includes a sensor chip that detects light, a thermo module that cools the sensor chip, a cap to which a window is attached, and a header that mounts the sensor chip and the thermo module. A method of manufacturing a photodetection sensor comprising: a low melting point solder having a melting point lower than a melting point of a solder material used for each of the sensor chip and the thermo module and sealed by joining the header and the cap. The surface of the low melting point material is etched and cleaned in a draft chamber, the low melting point material is dried in a glove box, and vacuum baking is performed in a vacuum sealing machine so that the low melting point solder has a temperature higher than the melting point in a vacuum atmosphere. To melt the joint with the cap and the cap And butterflies.

本発明の光検出センサ及びその製造方法によれば、センサチップ及びサーモモジュールの各々に用いられるはんだ材の融点よりも融点が低く且つヘッダーとキャップとを接合させることにより封止させる低融点はんだを用いたので、フラックスを不要とし、キャップやヘッダーに搭載した構造物のはんだが熱により溶けることなくキャップを封止できる光検出センサ及びその製造方法を提供することができる。   According to the light detection sensor and the manufacturing method thereof of the present invention, the low melting point solder having a melting point lower than the melting point of the solder material used for each of the sensor chip and the thermo module and sealed by joining the header and the cap is provided. Since it is used, it is possible to provide a photodetection sensor that can seal the cap without using flux and that can seal the cap without melting the solder of the structure mounted on the cap or header by heat, and a method for manufacturing the same.

実施例1の光検出センサのキャップとヘッダーとを低融点はんだにより接合させる方法を示す図である。It is a figure which shows the method of joining the cap and header of the photon detection sensor of Example 1 with a low melting-point solder. 各種のはんだ材料の融点を示す図である。It is a figure which shows melting | fusing point of various solder materials. 実施例1の光検出センサの製造方法を示すフローチャート及び光検出センサの製造装置を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing method of the optical detection sensor of Example 1, and the manufacturing apparatus of an optical detection sensor. 実施例2の光検出センサのキャップとヘッダーとを低融点はんだにより接合させる方法を示す図である。It is a figure which shows the method of joining the cap and header of the photon detection sensor of Example 2 with a low melting point solder. 従来の光検出センサの詳細構成図である。It is a detailed block diagram of the conventional photodetection sensor.

以下、本発明の光検出センサ及びその製造方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。   Embodiments of a light detection sensor and a method for manufacturing the same according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

実施例1の光検出センサは、キャップとヘッダーとを封止する際に、内部の構造物を高温状態にしないで接合できる低融点はんだを用いる。低融点はんだは、複数種類存在するが、Sn−Pbと比較して、接合が難しい。図2に各種のはんだ材料の融点を示す。例えば、一般的な低融点はんだであるインジウム系はんだ(In、In−Sn、In−Ag)は酸化し易く、温度が融点以上になっても、表層の酸化膜が邪魔して接合が難しい。   The light detection sensor of the first embodiment uses a low melting point solder that can be bonded without putting the internal structure in a high temperature state when the cap and the header are sealed. Although there are a plurality of types of low melting point solders, joining is difficult as compared with Sn-Pb. FIG. 2 shows melting points of various solder materials. For example, indium-based solder (In, In—Sn, In—Ag), which is a general low melting point solder, is easily oxidized, and even if the temperature is higher than the melting point, the surface oxide film interferes with bonding and is difficult to join.

一般的には低融点はんだにフラックスを併用して表層の酸化膜を除去できるが、内部を真空に保つ必要がある光検出センサの場合には、フラックスを用いることは内部圧力を上昇させるため、不適である。   In general, it is possible to remove the oxide film on the surface layer by using flux together with low melting point solder, but in the case of a light detection sensor that needs to keep the inside vacuum, using flux increases the internal pressure, Unsuitable.

また、インジウム系はんだを還元させながら加熱し、表層の酸化膜を除去する方法もある。しかし、はんだ材に熱伝導率の高い水素が入り込み、真空封止後に水素がキャップ内部雰囲気中に徐々に増えていく。これは、キャップ内の水素ゲッター材の吸着能力以上の水素がキャップ内部に含まれる可能性が大きいので、不適である。さらに、キャップ封止前に内部雰囲気の上昇を抑えるためには、キャップ封止前にキャップ、はんだ材、実装されたヘッダー材を真空雰囲気中でベーキングする必要がある。真空ベーキングは、各種部品の内部から脱ガスを図るために行うものであり、理想的には高温で長時間行うことが望ましい。   There is also a method of removing the surface oxide film by heating while reducing the indium-based solder. However, hydrogen with high thermal conductivity enters the solder material, and hydrogen gradually increases in the atmosphere inside the cap after vacuum sealing. This is unsuitable because there is a high possibility that hydrogen exceeding the adsorption capability of the hydrogen getter material in the cap is contained in the cap. Furthermore, in order to suppress an increase in the internal atmosphere before sealing the cap, it is necessary to bake the cap, the solder material, and the mounted header material in a vacuum atmosphere before sealing the cap. Vacuum baking is performed in order to degas from the inside of various components, and ideally, it is desirable to perform at high temperature for a long time.

しかし、真空ベーキングは、各種部品に用いられるロウ(はんだ)の融点以上の温度で行うことができない。また、内部構造物のペルチェ素子における高温劣化の影響(多段サーモモジュールを構成するペルチェ素子のはんだ材が熱による拡散現象で劣化する)を避けるため、一般的には140℃〜150℃の温度で処理が行われる。   However, vacuum baking cannot be performed at a temperature higher than the melting point of solder (solder) used for various parts. Moreover, in order to avoid the influence of high temperature deterioration in the Peltier element of the internal structure (the solder material of the Peltier element constituting the multistage thermo module deteriorates due to the diffusion phenomenon due to heat), the temperature is generally 140 ° C. to 150 ° C. Processing is performed.

以上のことから、ロウ付けの材料としては、In系(InおよびIn−Ag)が適当であるが、接合時の酸化膜の問題を解決する必要がある。   From the above, In-based materials (In and In-Ag) are appropriate as the brazing material, but it is necessary to solve the problem of the oxide film at the time of bonding.

そこで、実施例1の光検出センサでは、実装済みヘッダーとウィンドウとが固定されたキャップを密閉封止させる際に、低融点はんだによるロウ付けを行う。低融点はんだは、140℃〜160℃の低温で溶融する金属材料を用いる。また、低融点はんだは、表面の酸化により接合が難しくなる。このため、実施例1では、以下の接合方法が採用される。   Therefore, in the light detection sensor of the first embodiment, brazing with a low melting point solder is performed when the cap on which the mounted header and the window are fixed is hermetically sealed. The low melting point solder uses a metal material that melts at a low temperature of 140 ° C. to 160 ° C. Also, the low melting point solder becomes difficult to join due to surface oxidation. For this reason, in Example 1, the following joining method is adopted.

(1)まず、はんだ材をエッチングし、洗浄した後、乾燥窒素等の不活性ガス内で乾燥させ、そのまま大気中に曝露させることなく、真空チャンバに入れる。なお、キャップに低融点はんだを真空蒸着法などで付ける場合には、エッチング等の作業が不要となる。低融点はんだが付いたキャップを大気中に曝露することなく真空チャンバに移動させる。 (1) First, the solder material is etched and washed, then dried in an inert gas such as dry nitrogen, and put in a vacuum chamber without being exposed to the air as it is. In addition, when a low melting point solder is attached to the cap by a vacuum deposition method or the like, an operation such as etching becomes unnecessary. The cap with the low melting point solder is moved to the vacuum chamber without being exposed to the atmosphere.

(2)次に、真空雰囲気内の作業空間において、低融点はんだを溶かしてキャップとヘッダーとを接合させる。 (2) Next, in a work space in a vacuum atmosphere, the low melting point solder is melted to join the cap and the header.

次に、図1及び図3を参照しながら、実施例1の光検出センサのキャップとヘッダーとを低融点はんだにより接合させる方法を説明する。図3は、実施例1の光検出センサの製造方法を示すフローチャート及び光検出センサの製造装置を示す図である。   Next, a method of joining the cap and the header of the light detection sensor of Example 1 with low melting point solder will be described with reference to FIGS. 1 and 3. FIG. 3 is a flowchart illustrating a method for manufacturing the light detection sensor according to the first embodiment and a diagram illustrating a device for manufacturing the light detection sensor.

まず、低融点はんだ33としては、インジウム(融点156.4℃)、あるいはインジウム系融点はんだ(In−Ag:融点143℃)を用いる。低融点はんだ33は、センサチップ9、多段サーモモジュール17、及びその他の内部構成部品の各々に用いられるはんだ材の融点よりも融点が低い。   First, as the low melting point solder 33, indium (melting point: 156.4 ° C.) or indium-based melting point solder (In-Ag: melting point: 143 ° C.) is used. The low melting point solder 33 has a melting point lower than the melting point of the solder material used for each of the sensor chip 9, the multistage thermo module 17, and other internal components.

低融点材を例えば環状に成形して、ドラフトチャンバ51内において、成形された環状の低融点材の表面をケミカルエッチングする(ステップS101)。その後、空気中に曝露させない環境(例えば窒素雰囲気)で洗浄(水洗)する(ステップS102)。   For example, the low melting point material is formed into an annular shape, and the surface of the formed annular low melting point material is chemically etched in the draft chamber 51 (step S101). Thereafter, the substrate is washed (washed with water) in an environment that is not exposed to air (for example, a nitrogen atmosphere) (step S102).

次に、グローブボックス52において、成形された環状の低融点材を乾燥させる(ステップS103)。   Next, in the glove box 52, the formed annular low melting point material is dried (step S103).

さらに、成形された環状の低融点材を、接合を行うための真空封止機53に移動させる。そして、図1に示すように、環状の低融点はんだ33を内蔵部品32が置かれた実装終了後のヘッダー31に固定する。さらに、真空ベーキングを行い、脱ガスを図る(ステップS104)。   Further, the formed annular low-melting point material is moved to a vacuum sealing machine 53 for joining. And as shown in FIG. 1, the cyclic | annular low melting-point solder 33 is fixed to the header 31 after the completion | finish of mounting in which the internal component 32 was set | placed. Further, vacuum baking is performed to degas (step S104).

さらに、真空雰囲気中で融点以上の温度で低融点はんだ33を溶かす(ステップS105)。その後、ウィンドウ35を固定した後のキャップ34を上部からウィンドウ35を破壊しない程度に圧力を掛けながら、ヘッダー31と接合させることにより封止させる(ステップS106)。   Further, the low melting point solder 33 is melted at a temperature higher than the melting point in a vacuum atmosphere (step S105). Thereafter, the cap 34 after the window 35 is fixed is sealed by being joined to the header 31 while applying pressure from the upper part so as not to destroy the window 35 (step S106).

なお、環状の低融点はんだ33を溶融させるために加熱する方法としては、ヘッダー31の裏側にヒーターを密着させて昇温させる。   In addition, as a method of heating in order to melt the annular low melting point solder 33, a heater is brought into close contact with the back side of the header 31 to raise the temperature.

このように実施例1の光検出センサ及びその製造方法によれば、従来、酸化膜を除去するためのフラックスが必要であった低融点はんだにおいて、フラックスが不要となるので、内部圧力上昇やコンタミネーションの発生問題がなくなり、真空封止材料として使用できる。   As described above, according to the light detection sensor and the manufacturing method thereof according to the first embodiment, the flux is not necessary in the low melting point solder which conventionally required the flux for removing the oxide film. This eliminates the problem of occurrence of nations and can be used as a vacuum sealing material.

また、センサチップ9、多段サーモモジュール17、及びその他の内部構成部品の各々に用いられるはんだ材の融点よりも融点が低い低融点はんだ33を使用することで、多段サーモモジュール17あるいはウィンドウ35を固定するためのはんだ材などが再融解することがなくなる。   Further, the multi-stage thermo module 17 or the window 35 is fixed by using the low melting point solder 33 having a melting point lower than the melting point of the solder material used for each of the sensor chip 9, the multi-stage thermo module 17, and other internal components. The solder material for melting does not remelt.

さらに、低融点はんだ33を使用することで、抵抗溶接などを行う際の衝撃もなくなる。また、多段サーモモジュール17に用いられているペルチェ素子4の高温劣化による影響も少なくなる。   Furthermore, by using the low melting point solder 33, there is no impact when performing resistance welding or the like. Further, the influence of high temperature deterioration of the Peltier element 4 used in the multistage thermo module 17 is reduced.

図4は、実施例2の光検出センサのキャップ34とヘッダー31とを低融点はんだ37により接合させる方法を示す図である。実施例2の光検出センサのキャップ34とヘッダー31との接合方法では、図4に示すように、キャップ34の接合部分である端部に、環状の低融点はんだ37を真空蒸着などの方法により厚く付着させる。この場合も、真空蒸着機からキャップ34を取り出す際に空気中に曝露されることなく、窒素ガスなどの不活性ガス中で環状の低融点はんだ37が移動される。   FIG. 4 is a diagram illustrating a method of joining the cap 34 and the header 31 of the light detection sensor according to the second embodiment with the low melting point solder 37. In the method for joining the cap 34 and the header 31 of the light detection sensor of the second embodiment, as shown in FIG. 4, an annular low-melting-point solder 37 is applied to the end of the cap 34 by a method such as vacuum deposition. Adhere thick. Also in this case, the annular low-melting-point solder 37 is moved in an inert gas such as nitrogen gas without being exposed to the air when the cap 34 is taken out from the vacuum vapor deposition machine.

キャップ34とヘッダー31との接合方法としては、キャップ34の上部からウィンドウ35を破壊しない程度に圧力を掛けながら低融点はんだ37の融点以上でその他のはんだ材の融点以下の温度で加熱させながらキャップ34とヘッダー31とを接合させる。   As a method for joining the cap 34 and the header 31, the cap 34 is heated at a temperature higher than the melting point of the low melting point solder 37 and lower than the melting point of other solder materials while applying pressure from the upper part of the cap 34 so as not to break the window 35. 34 and the header 31 are joined.

加熱方法としては、ホットプレートで加熱する方法やランプからの輻射熱を利用してキャップ34を加熱する方法などがある。この場合には、空気中に曝露されていないことから、酸化膜除去は不要である。   As a heating method, there are a method of heating with a hot plate and a method of heating the cap 34 using radiant heat from a lamp. In this case, since it is not exposed to air, it is not necessary to remove the oxide film.

このように実施例2の光検出センサにおいても、実施例1の光検出センサの効果と同様な効果が得られる。   Thus, also in the light detection sensor of Example 2, the same effect as the effect of the light detection sensor of Example 1 is acquired.

本発明に係る光検出センサ及びその製造方法は、赤外線検出センサ、発光素子、その他の一般のセンサに利用可能である。   The light detection sensor and the manufacturing method thereof according to the present invention can be used for an infrared detection sensor, a light emitting element, and other general sensors.

1,31 ヘッダー
2,34 キャップ
3,18,20 はんだ材
4 ペルチェ素子
5 ペルチェステージ
6,8,21,22 接着剤
7 基板
9 センサチップ
10 コリメータ
11 ウィンドウ固定材
12,35 ウィンドウ
13 温度センサ
14 ゲッター材
15 JFET
16 密閉封し部分
17 多段サーモモジュール
32 内蔵部品
33 環状の低融点はんだ
37 低融点はんだ
51 ドラフトチャンバ
52 ブローブボックス
53 真空封止機
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,31 Header 2,34 Cap 3,18,20 Solder material 4 Peltier element 5 Peltier stage 6, 8, 21, 22, Adhesive 7 Substrate 9 Sensor chip 10 Collimator 11 Window fixing material 12, 35 Window 13 Temperature sensor 14 Getter Material 15 JFET
16 hermetically sealed portion 17 multistage thermo module 32 built-in component 33 annular low melting point solder 37 low melting point solder 51 draft chamber 52 probe box 53 vacuum sealing machine

Claims (10)

光を検出するセンサチップと、
このセンサチップを冷却させるサーモモジュールと、
ウィンドウが取り付けられたキャップと、
前記センサチップ及び前記サーモモジュールを搭載するヘッダーと、
前記センサチップ及び前記サーモモジュールの各々に用いられるはんだ材の融点よりも融点が低く且つ前記ヘッダーと前記キャップとを接合させることにより封止させる低融点はんだと、
を備えることを特徴とする光検出センサ。
A sensor chip for detecting light;
A thermo module for cooling the sensor chip,
A cap with a window attached;
A header on which the sensor chip and the thermo module are mounted;
A low-melting-point solder having a melting point lower than the melting point of the solder material used for each of the sensor chip and the thermo-module, and sealed by joining the header and the cap;
A photodetection sensor comprising:
前記光検出センサは、X線検出センサであることを特徴とする請求項1記載の光検出センサ。   The light detection sensor according to claim 1, wherein the light detection sensor is an X-ray detection sensor. 前記低融点はんだは、インジウム又は融点が160℃以下のインジウム系の低融点はんだであることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の光検出センサ。   The light detection sensor according to claim 1, wherein the low melting point solder is indium or an indium low melting point solder having a melting point of 160 ° C. or less. 前記低融点はんだは、環状のはんだ材であることを特徴とする請求項3記載の光検出センサ。   The light detection sensor according to claim 3, wherein the low melting point solder is an annular solder material. 前記低融点はんだは、前記キャップの前記ヘッダーとの接合部分に予め付着されていることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項記載の光検出センサ。   The light detection sensor according to claim 1, wherein the low melting point solder is attached in advance to a joint portion of the cap with the header. 光を検出するセンサチップと、このセンサチップを冷却させるサーモモジュールと、ウィンドウが取り付けられたキャップと、前記センサチップ及び前記サーモモジュールを搭載するヘッダーと、前記センサチップ及び前記サーモモジュールの各々に用いられるはんだ材の融点よりも融点が低く且つ前記ヘッダーと前記キャップとを接合させることにより封止させる低融点はんだとを備える光検出センサの製造方法であって、
ドラフトチャンバにおいて低融点材の表面をエッチングして洗浄し、グローブボックスにおいて低融点材を乾燥させ、真空封止機において真空ベーキングを行い得られた前記低融点はんだを真空雰囲気中で融点以上の温度で溶かして前記ヘッダーと前記キャップとを接合させることを特徴とする光検出センサの製造方法。
Used for each of the sensor chip for detecting light, a thermo module for cooling the sensor chip, a cap to which a window is attached, a header for mounting the sensor chip and the thermo module, and the sensor chip and the thermo module. A melting point lower than the melting point of the solder material to be obtained, and a method for manufacturing a light detection sensor comprising a low melting point solder that is sealed by joining the header and the cap,
The surface of the low melting point material is etched and cleaned in a draft chamber, the low melting point material is dried in a glove box, and vacuum baking is performed in a vacuum sealing machine. A method for producing a photodetection sensor, wherein the header and the cap are joined together by melting in a step.
前記光検出センサは、X線検出センサであることを特徴とする請求項6記載の光検出センサの製造方法。   The method of manufacturing a light detection sensor according to claim 6, wherein the light detection sensor is an X-ray detection sensor. 前記低融点はんだは、インジウム又は融点が160℃以下のインジウム系の低融点はんだであることを特徴とする請求項6又は請求項7記載の光検出センサの製造方法。   8. The method of manufacturing a light detection sensor according to claim 6, wherein the low melting point solder is indium or an indium low melting point solder having a melting point of 160 [deg.] C. or less. 前記低融点はんだは、環状のはんだ材であることを特徴とする請求項8記載の光検出センサの製造方法。   9. The method of manufacturing a light detection sensor according to claim 8, wherein the low melting point solder is an annular solder material. 前記低融点はんだは、前記キャップの前記ヘッダーとの接合部分に予め付着されていることを特徴とする請求項6乃至請求項9のいずれか1項記載の光検出センサの製造方法。   10. The method of manufacturing a photodetection sensor according to claim 6, wherein the low melting point solder is attached in advance to a joint portion of the cap with the header. 11.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2017003460A (en) * 2015-06-11 2017-01-05 日本電子株式会社 Radiation detector and method for manufacturing same

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