JP2015021888A - ゲッタ取付構造および当該ゲッタ取付構造を備えるセンサ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】より省スペース化を図ることのできるゲッタ取付構造および当該ゲッタ取付構造を備えるセンサ装置を得る。
【解決手段】ゲッタ取付構造１０は、封止空間Ｓが形成されるパッケージ２０と、パッケージ２０内に取り付けられて封止空間Ｓ内のガスを吸収するゲッタ装置３０と、を備えている。また、ゲッタ装置３０は、基部３１と、当該基部３１の一面に積層されて封止空間Ｓ内のガスを吸収するゲッタ層３２と、を備えている。そして、ゲッタ装置３０の側面３０ａをパッケージ２０に取り付けることで、当該ゲッタ装置３０を立設させた。
【選択図】図１

Description

本発明は、ゲッタ取付構造および当該ゲッタ取付構造を備えるセンサ装置に関する。

従来、ゲッタ取付構造として、封止空間が形成されたパッケージ内にガスを吸収するゲッタ装置を配置することで、パッケージ内を真空等の特定ガス雰囲気下に保持するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１では、シリコン基板上に薄膜ヒータを介してゲッタ層を形成することでゲッタ装置を形成し、当該ゲッタ装置をシリコン基板側が下側となるようにした状態でパッケージの底壁部に載置している。

特開２００２−０９８０４６号公報

しかしながら、上記従来の技術では、ゲッタ層の積層方向の一方側の面がパッケージの底壁部に取り付けられるようにしているため、ゲッタ装置の取り付け領域が大きくなってしまうという問題があった。

そこで、本発明は、より省スペース化を図ることのできるゲッタ取付構造および当該ゲッタ取付構造を備えるセンサ装置を得ることを目的とする。

本発明の第１の特徴は、封止空間が形成されるパッケージと、前記パッケージ内に取り付けられて前記封止空間内のガスを吸収するゲッタ装置と、を備えるゲッタ取付構造であって、前記ゲッタ装置は、基部と、当該基部の一面に積層されて封止空間内のガスを吸収するゲッタ層と、を備え、前記ゲッタ装置は、当該ゲッタ装置の側面が前記パッケージに取り付けられていることを要旨とする。

本発明の第２の特徴は、前記基部の他面にもゲッタ層が積層されていることを要旨とする。

本発明の第３の特徴は、前記基部が複数層で形成されていることを要旨とする。

本発明の第４の特徴は、２つの前記ゲッタ装置の基部同士を重ね合わせることで複数層の基部が形成されていることを要旨とする。

本発明の第５の特徴は、前記ゲッタ取付構造を有するセンサ装置であることを要旨とする。

本発明によれば、より省スペース化を図ることのできるゲッタ取付構造および当該ゲッタ取付構造を備えるセンサ装置を得ることができる。

本発明の一実施形態にかかるセンサ装置を模式的に示す側面図であって、封止空間内を透視した状態で示す側面図である。 本発明の一実施形態にかかるゲッタ取付構造を模式的に示す図であって、ゲッタ装置を透視した状態で示す側面図である。 本発明の一実施形態にかかるゲッタ装置の製造方法を示す平面図である。 本発明の一実施形態にかかるゲッタ取付構造の第１変形例を模式的に示す側面図であって、封止空間内を透視した状態で示す側面図である。 本発明の一実施形態にかかるゲッタ取付構造の第２変形例を模式的に示す側面図であって、封止空間内を透視した状態で示す側面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の実施形態および変形例には、同様の構成要素が含まれている。よって、以下では、それら同様の構成要素には共通の符号を付与するとともに、重複する説明を省略する。

本実施形態にかかるセンサ装置１００は、図１に示すように、封止空間（例えば、真空等の密閉空間）Ｓが形成されたパッケージ２０を備えている。そして、このパッケージ２０の内面２０ａには、ゲッタ装置３０、センサ素子（実装部品）４０およびＩＣチップ（信号処理部：実装部品）５０が取り付けられている。このように、本実施形態では、センサ装置１００は、封止空間Ｓが形成されるパッケージ２０と、パッケージ２０内に取り付けられて封止空間Ｓ内のガスを吸収するゲッタ装置３０と、を備えるゲッタ取付構造１０を有している（図２参照）。

本実施形態では、パッケージ２０は、底壁２２ａおよび側壁２２ｂを有し、上側が開口した容器（パッケージ本体）２２と、ほぼ矩形の平板形状をなす蓋部材２１と、を備えている。そして、蓋部材２１を封止材６０を介して容器２２の側壁２２ｂの上端に接合することで、パッケージ２０内に密閉された封止空間Ｓが形成されるようにしている。なお、蓋部材２１の材料としては、シリコンやガラス等を用いることができる。また、金属や樹脂、セラミック等を用いることも可能である。

また、容器２２の材料としては、セラミックやコバールなどを用いることができるが、この容器２２の材料も様々なものを用いることができる。

容器２２の底壁２２ａは、蓋部材２１の外側形状にほぼ沿った矩形状に形成されており、側壁２２ｂは、底壁２２ａの四辺から立設されてセンサ素子４０等を囲繞している。すなわち、本実施形態では、パッケージ２０は、底壁部としての底壁２２ａと、側壁部としての側壁２２ｂと、天壁部としての蓋部材２１とで、ほぼ直方体の箱状に形成されている。

センサ素子４０としては、例えば、赤外線センサ素子、加速度センサ素子、角速度センサ素子等を用いることができる。そして、このようなセンサ素子を用いることで、センサ装置１００は、温度分布や熱源の有無などを検出したり、加速度を検出したり、角速度を検出したりすることができるようになる。なお、センサ素子４０が検出するものは、上述した物理量に限るものではなく、他の物理量を検出するセンサ素子を用いることも可能であるし、物理量以外の周辺環境の変化を検出するセンサ素子を用いることも可能である。

ところで、センサ素子４０として赤外線素子を用い、センサ装置１００を、赤外線を受信して温度分布や熱源の有無などを検出する赤外線センサとした場合、例えば、センサ素子４０の上方の蓋部材２１に赤外線を入射させるための入射窓（図示せず）を形成するとともに、当該入射窓を塞ぐように光学レンズ（図示せず）を設けることがある。この場合、封止空間Ｓは、容器２２と蓋部材２１と光学レンズとで形成されることとなる。

ＩＣチップ５０は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などを用いて形成することができる。このＩＣチップ５０は、図示せぬワイヤ等によってセンサ素子４０に電気的に接続されており、センサ素子４０から送信された信号を処理する機能を有している。なお、センサ素子４０そのものに信号処理部を設けるようにして、ＩＣチップを実装しないようにすることも可能である。

センサ素子４０およびＩＣチップ５０は、容器２２の底壁２２ａの上面２２ｃに配置されており、ダイボンド樹脂によってダイボンドしたり、ワイヤによってワイヤボンドしたりすることで実装されている。

ゲッタ装置３０は、略矩形板状の基板（基部）３１と、加熱等で活性化した際にガスを吸着できるようになる金属膜等のゲッタを、基板３１の一面３１ａに蒸着やスパッタにより製膜することで形成されるゲッタ層３２と、を備えている。そして、金属膜等のゲッタで形成されたゲッタ層３２が、パッケージ２０内の部材（センサ素子４０やＩＣチップ５０等）から生じるアウトガスを吸着することで、パッケージ２０内を真空等の特定ガス雰囲気下に保持できるようにしている。

このゲッタ装置３０は、例えば、Ａｇ系ペースト等のダイボンド材７０を用いて底壁２２ａの上面２２ｃに接合することができる。

また、ゲッタ装置３０の基板３１は、シリコンやガラスを用いて形成することができる。このように基板３１をシリコンやガラスを用いて形成すると、図３に示すように、シリコンウエハやガラスウエハ等のウエハ３１Ａにゲッタ層３２を積層（金属膜等のゲッタを成膜）した後にダイシングすることで個片化したゲッタ装置３０を用いることができ、ゲッタ装置３０をより容易に形成することができるようになる。なお、図３では、便宜上、ゲッタ層３２が分割された状態となるようにしたものを示しているが、実際には、ウエハ３１Ａのほぼ全面にゲッタ層３２が形成されている。このように、ウエハ３１Ａのほぼ全面にゲッタ層３２が形成されるようにすれば、例えば、蓋部材２１に直接ゲッタ層を成膜する場合に比べて、一回の成膜あたりのゲッタ面積の取れ高が増えるため、ゲッタの低コスト化を図ることができる。また、蓋部材２１に直接ゲッタ層を成膜する場合、蓋部材２１の表面にゲッタ層以外の領域を確保せねばならない場合があり、この場合、ウエハのほぼ全面にゲッタ層を成膜することができず、すなわち、ウエハ上にゲッタ層を離散分布するように成膜する必要があり、ゲッタの製造に手間がかかってしまう。しかしながら、ウエハ３１Ａのほぼ全面にゲッタ層３２を成膜し、ダイシングすることでゲッタ装置３０を形成するようにすれば、あまり手間をかけずにゲッタを製造することができるようになる。

また、基板３１としてシリコンを用いると、基板３１からのアウトガスが少なくなるという利点がある。また、基板３１としてガラスを用いると、ガラスの線膨張係数がパッケージ２０の材料（セラミックやコバールなど）との線膨張係数と近くなるためゲッタ装置３０のパッケージ２０への接合性が向上するという利点がある。

ゲッタ層３２は、ガスを吸着できる材料で形成されていればよく、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｂａ等の金属膜を用いて形成することが可能である。また、その他の材料によって形成することも可能である。

ここで、本実施形態では、ゲッタ取付構造１０およびセンサ装置１００の省スペース化を図ることができるようにしている。

具体的には、ゲッタ装置３０の側面３０ａを底壁２２ａの上面２２ｃ（パッケージ２０の内面２０ａ）に取り付けることで、当該ゲッタ装置３０を立設させるようにしている。

すなわち、基板３１の表面のうち、より面積が大きい面（一面３１ａ）にゲッタ層３２を積層することで、ゲッタの表面積を確保しつつ、ゲッタ装置３０の表面のうち、より面積が小さい側面（法線方向が積層方向と交差する面）３０ａを底壁２２ａの上面２２ｃ（パッケージ２０の内面２０ａ）に取り付けることで、ゲッタ装置３０の底壁２２ａの上面２２ｃ（パッケージ２０）への取り付け領域が小さくなるようにしている。

このとき、ゲッタ層３２の表面３２ａがセンサ素子４０やＩＣチップ５０が取り付けられている方を向くようにするのが好ましい。こうすれば、センサ素子４０やＩＣチップ５０から生じるアウトガスをより効率的にゲッタ層３２で吸収できるようになる。

以上説明したように、本実施形態では、ゲッタ装置３０は、基板（基部）３１と、当該基板（基部）３１の一面３１ａに設けられて封止空間Ｓ内のガスを吸収するゲッタ層３２と、を備えている。そして、ゲッタ装置３０の側面３０ａを底壁２２ａの上面２２ｃ（パッケージ２０の内面２０ａ）に取り付けることで、当該ゲッタ装置３０を立設させている。

こうすることで、ゲッタ層３２の面積を小さくすることなく、ゲッタ装置３０の底壁２２ａの上面２２ｃ（パッケージ２０）への取り付け領域を小さくすることができ、より省スペース化を図ることのできるゲッタ取付構造１０および当該ゲッタ取付構造１０を備えるセンサ装置１００を得ることができるようになる。

次に、ゲッタ取付構造の変形例について説明する。

（第１変形例）
本変形例にかかるゲッタ取付構造１０Ａは、基本的に上記実施形態で示したゲッタ取付構造１０とほぼ同様の構成をしている。

すなわち、ゲッタ取付構造１０Ａも、図４に示すように、封止空間（例えば、真空等の密閉空間）Ｓが形成されたパッケージ２０を備えている。そして、このパッケージ２０の内面２０ａには、ゲッタ装置３０Ａが立設されている。

ここで、本変形例にかかるゲッタ取付構造１０Ａが、上記実施形態のゲッタ取付構造１０と主に異なる点は、基板（基部）３１の他面３１ｂにもゲッタ層３２を積層している点にある。

すなわち、基板（基部）３１の積層方向両面（一面３１ａおよび他面３１ｂ）にゲッタ層３２が積層されたゲッタ装置３０Ａの側面３０ａＡを底壁２２ａの上面２２ｃ（パッケージ２０の内面２０ａ）に取り付けることで、当該ゲッタ装置３０Ａを立設させている。

こうすることで、ゲッタ装置３０Ａの底壁２２ａの上面２２ｃ（パッケージ２０）への取り付け領域を大きくすることなく、ゲッタ層３２の面積をより大きくすることができる。

以上の本変形例によっても、上記実施形態と同様の作用、効果を奏することができる。

また、本変形例によれば、基板（基部）３１の積層方向両面（一面３１ａおよび他面３１ｂ）にゲッタ層３２を積層しているため、ゲッタの表面積（ゲッタ層３２の表面積）を増加させることができ、ガスの吸収性能をより向上させることができるようになる。

（第２変形例）
本変形例にかかるゲッタ取付構造１０Ｂは、基本的に上記第１変形例で示したゲッタ取付構造１０Ａとほぼ同様の構成をしている。

すなわち、ゲッタ取付構造１０Ｂも、図５に示すように、封止空間（例えば、真空等の密閉空間）Ｓが形成されたパッケージ２０を備えている。そして、このパッケージ２０の内面２０ａには、基板（基部）３１Ｂの積層方向両面（一面３１ａＢおよび他面３１ｂＢ）にゲッタ層３２を積層したゲッタ装置３０Ｂが立設されている。

ここで、本変形例にかかるゲッタ取付構造１０Ｂが、上記第１変形例のゲッタ取付構造１０Ａと主に異なる点は、基板（基部）３１Ｂを複数層で形成した点にある。

本変形例では、２つのゲッタ装置３０の基部３１の他面３１ｂ同士を重ね合わせることで、積層方向両面（一面３１ａＢおよび他面３１ｂＢ）にゲッタ層３２を積層するとともに、複数層の基部３１Ｂが形成されるようにしている。

そして、ゲッタ装置３０Ｂの側面３０ａＢを底壁２２ａの上面２２ｃ（パッケージ２０の内面２０ａ）に取り付けることで、当該ゲッタ装置３０Ｂを立設させている。

以上の本変形例によっても、上記第１変形例と同様の作用、効果を奏することができる。

なお、上記第１および第２変形例で示したゲッタ取付構造１０Ａ，１０Ｂは、上記実施形態のセンサ装置１００に適用することができるものである。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されず、種々の変形が可能である。

例えば、上記実施形態では、直方体のパッケージを例示したが、パッケージの形状はそれ以外の形状であってもよい。

また、実装部品やゲッタ装置、その他細部のスペック（形状、大きさ、レイアウト等）も適宜変更することが可能である。

１０，１０Ａ，１０Ｂ ゲッタ取付構造
２０ パッケージ
３０，３０Ａ，３０Ｂ ゲッタ装置
３０ａ，３０ａＡ，３０ａＢ 側面
３１，３１Ｂ 基板（基部）
３１ａ，３１ａＢ 一面
３１ｂ，３１ｂＢ 他面
３２ ゲッタ層
１００ センサ装置
Ｓ 封止空間

Claims (5)

1. 封止空間が形成されるパッケージと、
   前記パッケージ内に取り付けられて前記封止空間内のガスを吸収するゲッタ装置と、
   を備えるゲッタ取付構造であって、
   前記ゲッタ装置は、基部と、当該基部の一面に積層されて封止空間内のガスを吸収するゲッタ層と、を備え、
   前記ゲッタ装置は、当該ゲッタ装置の側面が前記パッケージに取り付けられていることを特徴とするゲッタ取付構造。
2. 前記基部の他面にもゲッタ層が積層されていることを特徴とする請求項１に記載のゲッタ取付構造。
3. 前記基部が複数層で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に記載のゲッタ取付構造。
4. ２つの前記ゲッタ装置の基部同士を重ね合わせることで複数層の基部が形成されていることを特徴とする請求項３に記載のゲッタ取付構造。
5. 請求項１〜４のうちいずれか１項に記載のゲッタ取付構造を有することを特徴とするセンサ装置。

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