JP2020098757A - 赤外線発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化が可能な赤外線発光装置を提供する。【解決手段】赤外線発光装置１は、ベース基板１１と、ベース基板１１の上面１１ａ側に設けられる発熱体２０と、上面１１ａ側に設けられ、赤外線を透過する蓋体３０と、を備える。蓋体３０は、上面１１ａ側に開口する凹部３１を有する。発熱体２０は凹部３１の内側に位置する。【選択図】図１

Description

本発明は、赤外線発光装置に関する。

赤外線の吸収特性を利用して気体成分の濃度を検出する気体成分検出装置が知られている（例えば特許文献１）。このような、気体成分検出装置は、赤外線を放射する発光部と、この発光部から放射されて検出対象の気体を通過した赤外線を受光して電気信号に変換する受光部とを備えている。

国際公開第２０１２／１４０４８５号

本発明の目的は、小型化が可能な赤外線発光装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の一態様に係る赤外線発光装置は、基板と、前記基板の第１面側に設けられる発熱体と、前記第１面側に設けられ、赤外線を透過する蓋体と、を備え、前記蓋体は、前記第１面側に開口する凹部を有し、前記発熱体は前記凹部の内側に位置する。

本発明の一態様によれば、赤外線発光装置の小型化が可能である。

図１は、本発明の実施形態１に係る赤外線発光装置の構成例を示す断面図である。 図２は、本発明の実施形態１に係る赤外線発光装置の構成例を示す平面図である。 図３は、本発明の実施形態１に係る赤外線発光装置の構成例を示す斜視図である。 図４は、本発明の実施形態１に係る実装基板の構成例を示す平面図である。 図５は、本発明の実施形態１に係る蓋体の構成例を示す平面図である。 図６は、本発明の実施形態１に係る蓋体の構成例を示す底面図である。 図７は、図６に示す平面図をＶＩＩ−ＶＩＩ’線で切断した断面図である。 図８は、図６に示す平面図をＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ’線で切断した断面図である。 図９は、図６に示す平面図をＩＸ−ＩＸ’線で切断した断面図である。 図１０は、実施形態１に係る赤外線発光装置の製造方法を示すフローチャートである。 図１１は、蓋体の製造工程を示す断面図である。 図１２は、蓋体の製造工程を示す断面図である。 図１３は、蓋体の製造工程を示す断面図である。 図１４は、蓋体の製造工程を示す断面図である。 図１５は、実施形態１に係る貼り合せの工程を示す断面図である。 図１６は、実施形態１に係る貼り合せの工程を示す断面図である。 図１７は、実施形態１に係る個片化の工程を示す断面図である。 図１８は、実施形態１に係る個片化の工程を示す断面図である。 図１９は、実施形態１に係る個片化の工程を示す断面図である。 図２０は、実施形態１に係る個片化の工程を示す断面図である。 図２１は、実施形態１の変形例１に係る赤外線発光装置の構成例を示す斜視図である。 図２２は、実施形態１の変形例２に係る赤外線発光装置の構成例を示す平面図である。 図２３は、実施形態１の変形例２に係る実装基板の構成例を示す平面図である。 図２４は、実施形態１の変形例２に係る蓋体の構成例を示す平面図である。 図２５は、実施形態１の変形例２に係る蓋体の構成例を示す底面図である。 図２６は、実施形態１の変形例３に係る赤外線発光装置の構成例を示す断面図である。 図２７は、実施形態１の変形例３に係る赤外線発光装置の製造方法を示すフローチャートである。 図２８は、本発明の実施形態１の変形例４に係る赤外線発光装置の構成例を示す断面図である。 図２９は、本発明の実施形態１の変形例５に係る赤外線発光装置の構成例を示す断面図である。 図３０は、本発明の実施形態１の変形例６に係る赤外線発光装置の構成例を示す断面図である。 図３１は、本発明の実施形態２に係る赤外線発光モジュールの構成例を示す斜視図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることがある。また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための構成を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造等が下記のものに特定されるものではない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。

また、以下の説明では、Ｚ軸の正方向を「上」と称し、Ｚ軸の負方向を「下」と称する場合がある。「上」及び「下」は、必ずしも地面に対する鉛直方向を意味しない。つまり、「上」及び「下」の方向は、重力方向に限定されない。「上」及び「下」は、面、膜及び基板等における相対的な位置関係を特定する便宜的な表現に過ぎず、本発明の技術的思想を限定するものではない。例えば、紙面を１８０度回転すれば「上」が「下」に、「下」が「上」になることは勿論である。
また、以下の説明では、ベース基板１１の上面１１ａと平行な方向をＸ軸方向とし、上面１１ａと平行な面においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向とする。また、上面１１ａの法線方向をＺ軸方向とする。

（実施形態１）
（構成例）
図１は、本発明の実施形態１に係る赤外線発光装置の構成例を示す断面図である。図２は、本発明の実施形態１に係る赤外線発光装置の構成例を示す平面図である。図３は、本発明の実施形態１に係る赤外線発光装置の構成例を示す斜視図である。なお、図２では、樹脂パッケージ５０の図示を省略している。図３では、実施形態１に係る赤外線発光装置１の構成例を明確にするために、樹脂パッケージ５０で封止されている部分も実線で示している。

図１から図３に示すように、実施形態１に係る赤外線発光装置１は、基板（例えば、ベース基板）１１と、ベース基板１１の第１面（例えば、上面）１１ａ側に設けられた発熱体２０と、ベース基板の上面１１ａ側に設けられた蓋体３０と、を備える。蓋体３０は、ベース基板１１の上面１１ａの側に開口した凹部３１を有する。また、赤外線発光装置１は、凹部３１の内側の側面３１ｃに設けられた反射膜４０と、蓋体３０の外側の側面３０ｄを覆う樹脂パッケージ５０と、を備える。蓋体３０は、ウィンドウ（Ｗｉｎｄｏｗ）基板と呼んでもよい。また、凹部３１は、キャビティ（Ｃａｖｉｔｙ）と呼んでもよい。反射膜４０は、リフレクタ（Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）と呼んでもよい。発熱体２０は、蓋体３０で覆われており、凹部３１の内側に位置する。

ベース基板１１は、例えばシリコン（Ｓｉ）で形成されている。これにより、赤外線発光装置１の製造工程において、ベース基板１１のハンドリングが容易となる。ベース基板１１と蓋体３０との貼り合わせ時、及び、赤外線発光装置１のダイシング時（個片化時）の少なくとも一方で、ベース基板１１が割れたり欠けたりしてしまうことが抑制される。
また、ウェハプロセスを用いて、ベース基板１１の上面１１ａ側に電極（例えば、後述するパッド電極１２Ａ、１２Ｂ、バンプ電極１４Ａ、１４Ｂ、外部接続電極１６Ａ）や、絶縁膜（例えば、後述するパシベーション膜１３）を形成することができる。また、ウェハプロセスを用いて、ベース基板１１の第２面（例えば、下面）１１ｂ側に電極や絶縁膜を形成したり、ベース基板１１の上面１１ａと下面１１ｂとの間に貫通電極を形成したりすることもできる。下面１１ｂは、上面１１ａの反対側に位置する。シリコンは、ガリウムヒ素などの他の材料と比較すると入手が容易であり、大きなサイズのウエハー基板を準備し易い。このため、シリコンで形成されたベース基板１１を用いることで、赤外線発光装置１の低コスト化を図ることができる。

なお、ベース基板１１は、シリコンに限られず、ガリウムヒ素、ゲルマニウム及び石英の少なくとも１つを含む材料により形成されていてもよい。これらの材料で形成されたベース基板１１は、シリコンで形成される場合と比較すると、製造工程におけるハンドリングが困難になったり割れたり欠けたりし易くなる可能性がある。しかしながら、これらの材料で形成されたベース基板１１であっても、上面１１ａ側に電極や、絶縁膜を形成することは可能である。

図１から図３に示すよう、赤外線発光装置１は、ベース基板１１の上面１１ａ側に設けられたパッド電極１２Ａ、１２Ｂと、ベース基板１１の上面１１ａ側に設けられた絶縁性の保護膜（以下、パシベーション膜）１３と、ベース基板１１の上面１１ａ側に設けられたバンプ電極と１４Ａ、１４Ｂと、ベース基板１１の上面１１ａ側に設けられた外部接続用の電極（以下、外部接続電極）１６Ａ、１６Ｂと、を備える。例えば、ベース基板１１と、パッド電極１２Ａ、１２Ｂと、パシベーション膜１３と、バンプ電極と１４Ａ、１４Ｂと、外部接続電極１６Ａ、１６Ｂとによって、実装基板１０が構成されている。

パッド電極１２Ａ、１２Ｂは、例えばアルミニウム（Ａｌ）、又は、Ａｌを主成分とするＡｌ合金で形成されている。パッド電極１２Ａは、ベース基板１１の上面１１ａ側に設けられた配線層（図示せず）を介して外部接続電極１６Ａに接続している。パッド電極１２Ｂは、ベース基板１１の上面１１ａ側に設けられた配線層（図示せず）を介して外部接続電極１６Ｂに接続している。
パシベーション膜１３は、パッド電極１２Ａの上方に設けられた貫通穴１３Ｈ１と、パッド電極１２Ｂの上方に設けられた貫通穴１３Ｈ２と、を有する。バンプ電極１４Ａは、パシベーション膜１３上に設けられており、貫通穴１３Ｈ１を通してパッド電極１２Ａに接続している。バンプ電極１４Ｂは、パシベーション膜１３上に設けられており、貫通穴１３Ｈ２を通してパッド電極１２Ｂに接続している。

図４は、本発明の実施形態１に係る実装基板の構成例を示す平面図である。図４に示すように、実装基板１０に含まれるベース基板１１の平面視による形状は、例えば矩形である。本実施形態において、平面視とは、ベース基板１１の上面１１ａ（図１参照）の法線方向から見ることを意味する。ベース基板１１の外周部は、Ｙ軸方向に平行な第１直線部Ｌ１及び第２直線部Ｌ２と、Ｘ軸方向に平行な第３直線部Ｌ３及び第４直線部Ｌ４を有する。

バンプ電極１４Ａ、１４Ｂ、外部接続電極１６Ａ、１６Ｂの平面視による形状は、例えば矩形である。バンプ電極１４Ａ、１４Ｂ及び外部接続電極１６Ａ、１６Ｂは、Ｘ軸方向に並んでいる。平面視で、外部接続電極１６Ａは実装基板１０の内側から第１直線部Ｌ１まで延設されている。外部接続電極１６Ｂは実装基板１０の内側から第２直線部Ｌ２まで延設されている。外部接続電極１６Ａ、１６Ｂは、バンプ電極１４Ａ、１４Ｂからそれぞれ離れている。

図１に示すように、赤外線発光装置は、発熱体２０の一方の端部をバンプ電極１４Ａに接続するための導電部材１５Ａと、発熱体２０の他方の端部をバンプ電極１４Ａに接続するための導電部材１５Ｂと、を備える。導電部材１５Ａ、１５Ｂは、例えばレーザ光の照射を受けて溶融することが可能な材質で形成されている。導電部材１５Ａ、１５Ｂは、例えば、Ａｌ、Ａｌ合金、又は、モリブデン（Ｍｏ）で形成されている。導電部材１５Ａ、１５Ｂによって、発熱体２０は実装基板１０に固定されている。また、導電部材１５Ａ、１５Ｂによって、バンプ電極１４Ａから発熱体２０を通ってバンプ電極１４Ｂに電流が流れるようになっている。

図５は、本発明の実施形態１に係る蓋体の構成例を示す平面図である。図６は、本発明の実施形態１に係る蓋体の構成例を示す底面図である。図７は、図６に示す平面図をＶＩＩ−ＶＩＩ’線で切断した断面図である。図８は、図６に示す平面図をＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ’線で切断した断面図である。図９は、図６に示す平面図をＩＸ−ＩＸ’線で切断した断面図である。

図５及び図６に示すように、蓋体３０の平面視による形状は、例えば矩形である。また、図５から図９に示すように、凹部３１の形状は、例えば直方体である。蓋体３０は、凹部３１が開口する側の端面（以下、開口端面）３０ａと、開口端面３０ａの反対側に位置する面（以下、上面）３０ｂと、を有する。赤外線発光装置１において、蓋体３０の開口端面３０ａは、ベース基板１１の上面１１ａと対向し、かつ、上面１１ａ平行となっている。

蓋体３０は、Ｙ軸方向に平行な第１壁部ＷＬ１及び第２壁部ＷＬ２と、Ｘ軸方向に平行な第３壁部ＷＬ３及び第４壁部ＷＬ４と、天板部ＴＢとで構成されている。Ｘ軸方向において、第１壁部ＷＬ１と第２壁部ＷＬ２は、凹部３１を挟んで対向している。Ｙ軸方向において、第３壁部ＷＬ３と第４壁部ＷＬ４は、凹部３１を挟んで対向している。第１壁部ＷＬ１の上面３０ｂ側の端部と、第２壁部ＷＬ２の上面３０ｂ側の端部と、第３壁部ＷＬ３の上面３０ｂ側の端部と、第４壁部ＷＬ４の上面３０ｂ側の端部とが天板部ＴＢに接続している。天板部ＴＢは、凹部３１を挟んで開口端面３０ａと対向している。第１壁部ＷＬ１と、第２壁部ＷＬ２と、第３壁部ＷＬ３と、第４壁部ＷＬ４と、天板部ＴＢは、一体に形成されている。

また、第１壁部ＷＬ１の開口端面３０ａ側の端部には、凹部３１の内側と外側との間を連通する溝部３２Ａが設けられている。第２壁部ＷＬ２の開口端面３０ａ側の端部には、凹部３１の内側と外側との間を連通する溝部３２Ｂが設けられている。図１に示したように、溝部３２Ａに外部接続電極１６Ａが通される。外部接続電極１６Ａは、溝部３２Ａを通って凹部３１の内側から外側へ引き出される。また、溝部３２Ｂに外部接続電極１６Ｂが通される。外部接続電極１６Ｂは、溝部３２Ｂを通って凹部３１の内側から外側へ引き出される。

また、蓋体３０の外側の側面３０ｄには、蓋体３０の内側に凹んだ段差部３３が設けられている。段差部３３は、蓋体３０の厚さ方向（Ｚ軸方向）の中心側から開口端面３０ａにかけて設けられている。
蓋体３０は、例えば、シリコン、ガラス、石英、サファイア、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、又は、フッ化カルシウムの中から選択される１つの材料で形成されている。シリコン、ガラス、石英、サファイア、ガリウム砒素、窒化アルミニウム、窒化ガリウム、又は、フッ化カルシウムは、赤外線を透過させる。これにより、蓋体３０において、反射膜４０で覆われていない部位（例えば、天板部ＴＢ）では、凹部３１の内側から外側へ赤外線が透過することができる。

反射膜４０は、例えば、モリブデン（Ｍｏ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）等の材質で形成されている。反射膜４０は、蓋体３０の第１壁部ＷＬ１の内側の側面３１ｃと、第２壁部ＷＬ２の内側の側面３１ｃと、第３壁部ＷＬ３の内側の側面３１ｃと、第４壁部ＷＬ４の内側の側面３１ｃとを覆っている。また、反射膜４０は、天板部ＴＢは覆っていない。これにより、反射膜４０は、発熱体２０から第１壁部ＷＬ１、第２壁部ＷＬ２、第３壁部ＷＬ３及び第４壁部ＷＬ４側に放射される赤外線を反射することができ、発熱体２０からの輻射光の利用効率を高めることができる。また、反射膜４０は天板部ＴＢには設けられていないので、反射膜４０が天板部ＴＢにおける赤外線の透過を阻害することはない。

樹脂パッケージ５０は、例えばエポキシ樹脂で形成されている。図１及び図３に示すように、蓋体３０の上面３０ｂは、樹脂パッケージ５０から露出している。樹脂パッケージ５０は、蓋体３０の第１壁部ＷＬ１の外側の側面３０ｄと、第２壁部ＷＬ２の外側の側面３０ｄと、第３壁部ＷＬ３の外側の側面３０ｄと、第４壁部ＷＬ４の外側の側面３０ｄとを覆っている。これにより、樹脂パッケージ５０は、蓋体３０を外周の側から封止している。

また、樹脂パッケージ５０は、蓋体３０の天板部ＴＢを覆っていない。蓋体３０の上面３０ｂは、樹脂パッケージ５０から露出している。蓋体３０の上面３０ｂと、樹脂パッケージ５０の上面５０ｂとの間には、段差はほとんどなく、上面３０ｂ、５０ｂは面一又はほぼ面一となっている。これにより、凹部３１の内側から天板部ＴＢを透過した赤外線は、樹脂パッケージ５０に吸収されることなく、赤外線発光装置１の外側へ出射することができる。

発熱体２０は、例えば、フィラメントである。フィラメントの材料として、タングステン（Ｗ）、ニクロム（ニッケルとクロムを主成分とする合金）又はカンタール（登録商標）が例示される。このような材質で形成されたフィラメントは、１０００℃から１２００℃付近の温度まで発熱することができ、波長が５μｍ以上の赤外線（中遠赤外線）を高出力に、かつ安定して発光させることができる。例えば、発熱体２０は、波長９μｍ付近の中遠赤外線を高出力に、かつ安定して発光させることができる。波長９μｍ付近の中遠赤外線は、冷媒ガスの漏れを検出するガスセンサシステムに好適に使用される。

本実施形態において、発熱体２０の一方の端部と他方の端部との間には、例えばパルス状の電流が流される。これにより、発熱体２０は、パルス駆動（間欠駆動）することができ、赤外線発光のオン、オフを短時間のうちに繰り返すことができる。また、発熱体２０は、パルス駆動することにより、短時間のうちに発熱体２０自体の温度を低下させることができる。
なお、本実施形態において、フィラメントに使用される材料は上記に限定されない。また、発熱体２０もフィラメントに限定されない。発熱体２０は、例えばＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）ヒータであってもよい。ＭＥＭＳヒータは、波長が２μｍ以上の赤外線（中遠赤外線）を高出力に、かつ安定して発光させることができる。また、ＭＥＭＳヒータは、パルス駆動することができる。

（製造方法）
次に、赤外線発光装置の製造方法を説明する。図１０は、実施形態１に係る赤外線発光装置の製造方法を示すフローチャートである。図１０に示すように、赤外線発光装置１の製造工程は、実装基板１０の製造工程（ステップＳＴ１からＳＴ５）と、蓋体３０の製造工程（ステップＳＴ６からＳＴ９）と、実装基板１０と蓋体３０とを張り合わせて出荷するまでの工程（ステップＳＴ１０からＳＴ１３）と、を含む。これらの工程では、バックグラインダ、ＣＶＤ（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置、スパッタ装置、蒸着装置、露光装置、エッチング装置、洗浄装置、レーザ溶接装置など、各種の装置の中から１種又は２種以上の製造装置が用いられる。まず、実装基板１０の製造工程を説明する。

実装基板１０の製造工程では、製造装置は、ダイシング前のベース基板１１’の上面１１ａ’と下面１１ｂ’（図１５参照）とを研磨する（ステップＳＴ１）。これにより、上面１１ａ’と下面１１ｂ’とについて、それぞれ微細な凹凸を除去して鏡面に仕上げる。
次に、製造装置は、ベース基板１１’の上面１１ａ’側にパッド電極１２Ａ、１２Ｂを形成する（ステップＳＴ２）。例えば、製造装置は、ベース基板１１’の上面１１ａ’側に絶縁膜を形成し、絶縁膜上にパッド電極１２Ａ、１２Ｂを形成する。

次に、製造装置は、バンプ電極１４Ａ、１４Ｂ、外部接続電極１６Ａ、１６Ｂ等の配線を形成する（ステップＳＴ３）。例えば、製造装置は、ベース基板１１’の上面１１ａ’側にパシベーション膜１３を形成する。次に、製造装置は、パシベーション膜１３に貫通穴１３Ｈ１、１３Ｈ２を形成する。そして、製造装置は、パシベーション膜１３上に、バンプ電極１４Ａ、１４Ｂと、外部接続電極１６Ａ、１６Ｂと、を形成する。バンプ電極１４Ａは、貫通穴１３Ｈ１を通してパッド電極１２Ａに接続する。バンプ電極１４Ｂは、貫通穴１３Ｈ２を通してパッド電極１２Ｂに接続する。これにより、実装基板１０が完成する。

次に、製造装置は、発熱体２０を実装基板１０に搭載する。例えば、製造装置は、発熱体２０の一方の端部を、導電部材１５Ａを介してバンプ電極１４Ａ上に配置する。また、製造装置は、発熱体２０の他方の端部を、導電部材１５Ｂを介してバンプ電極１４Ｂ上に配置する。そして、製造装置は、導電部材１５Ａ、１５Ｂにレーザを照射して溶融させる。レーザの照射後、導電部材１５Ａ、１５Ｂはそれぞれ冷却されて固化する。これにより、発熱体２０の一方の端部は導電部材１５Ａを介してバンプ電極１４Ａに接合される。発熱体２０の他方の端部は導電部材１５Ｂを介してバンプ電極１４Ｂに接合される。その後、製造装置は、発熱体２０を搭載した実装基板１０を洗浄する（ステップＳＴ５）。これにより、実装基板１０及び発熱体２０の各表面から異物が除去される。以上が、実装基板１０の製造工程である。

次に、蓋体３０の製造工程を説明する。図１１から図１４は、蓋体の製造工程を示す断面図である。蓋体３０の製造工程では、製造装置は、蓋体３０が形成される基板３０’（図１１参照）の表面を研磨して鏡面に仕上げる（ステップＳＴ６）。例えば、製造装置は、基板３０’の一方の面３０ａ’と他方の面３０ｂ’とを研磨して、鏡面に仕上げる。次に、製造装置は、基板３０’の一方の面３０ａ’側に溝部及び凹部を形成する（ステップＳＴ７）。例えば、図１１に示すように、製造装置は、基板３０’の一方の面３０ａ’側をエッチングして、溝部３２を形成する。次に、図１２に示すように、製造装置は、基板３０’の一方の面３０ａ’側をエッチングして、溝部３３’を形成する。溝部３３’は、基板３０’のダイシングラインと重なる位置に形成される。溝部３３’によって、１本の溝部３２は２本の溝部３２Ａ、３２Ｂに分断される。次に、図１３に示すように、製造装置は、基板３０’の一方の面３０ａ’側をエッチングして、凹部３１を形成する。

次に、図１４に示すように、製造装置は、凹部３１の内側の側面３１ｃに反射膜４０を形成する（ステップＳＴ８）。例えば、製造装置は、マスク蒸着又はリフトオフ法によって、凹部３１の内側に側面３１ｃにのみ、反射膜４０を形成する。その後、製造装置は、凹部３１と、溝部３２Ａ、３２Ｂ、３３’とが形成された基板３０’を洗浄する（ステップＳＴ９）。これにより、基板３０’の表面から異物が除去される。以上が、蓋体３０の製造工程である。実装基板１０の製造工程（ステップＳＴ１からＳＴ５）と、蓋体３０の製造工程（ステップＳＴ６からＳＴ９）は、互いに前後して、又は並行して行われる。

次に、実装基板１０と蓋体３０とを張り合わせて出荷するまでの工程を説明する。
図１５及び図１６は、実施形態１に係る貼り合せの工程を示す断面図である。図１７から図２０は、実施形態１に係る個片化の工程を示す断面図である。まず、製造装置は、複数の発熱体２０を搭載した個片化前の実装基板１０’と、複数の凹部３１が形成された個片化前の基板３０’とを貼り合せる（ステップＳＴ１０）。例えば、図１５に示すように、製造装置は、ベース基板１１’の上面１１ａ’側と、基板３０’の一方の面３０ａ’側とを対向させる。そして、この状態で、図１５に示すように、製造装置は、ベース基板１１’と基板３０’とを貼り合せる。上述したように、ベース基板１１’の上面１１ａ’と基板３０’の一方の面３０ａ’は、鏡面仕上げされている。このため、上面１１ａ’と一方の面３０ａ’とが常温で互いに接触すると、上面１１ａ’と一方の面３０ａ’は互いに密着し、上面１１ａ’と一方の面３０ａ’は強い強度で互いに接合される。

次に、製造装置は、ベース基板１１’の下面（裏面）１１ｂ’に配線を形成する（ステップＳＴ１１）。ステップＳＴ１１で形成される配線（以下、裏面配線）は、例えば、赤外線発光装置１を他の基板に搭載する場合に、端子部として使用したり、放熱部として使用したりすることができる。なお、実施形態１に係る赤外線発光装置１は、外部接続電極１６Ａ、１６Ｂを有する。このため、赤外線発光装置１は、他の機器との接続や使用環境により、裏面配線を必要としない場合もある。裏面配線を必要としない場合、ステップＳＴ１１は省略してもよい。

次に、製造装置は、ベース基板１１’と基板３０’とを含む構造体を個片化して、複数個の赤外線発光装置１を製造する（ステップＳＴ１２）。ステップＳＴ１２は、３回のダイシング工程を含む、特殊個片化工程である。
例えば、図１７に示すように、製造装置は、基板３０’において、ダイシングラインＤＬの幅方向の左端部にブレードＢＬを当てて、基板３０’をダイシングする。ダイシングラインＤＬは、上記構造体の厚さ方向（Ｚ軸方向）において、溝部３３’と重なる部分である。これにより、製造装置は、基板３０’に第１ダイシング溝３０１を形成する。なお、第１ダイシング溝３０１を形成する際、製造装置は、ブレードＢＬが溝部３３’に到達し、且つ実装基板１０’には到達しないように基板３０’をダイシングする。

次に、図１８に示すように、製造装置は、基板３０’において、ダイシングラインＤＬの幅方向の右端部にブレードＢＬを当てて、基板３０’をダイシングする。これにより、製造装置は、基板３０’に第２ダイシング溝３０２を形成する。なお、第２ダイシング溝３０２を形成する際、製造装置は、ブレードＢＬが溝部３３’に到達し、且つ実装基板１０’には到達しないように基板３０’をダイシングする。
図１８に示すように、基板３０’に第１ダイシング溝３０１及び第２ダイシング溝３０２が形成されると、基板３０’において第１ダイシング溝３０１と第２ダイシング溝３０２とで挟まれた部分３０ｒｅは、基板３０’の他の部分から分離される。これにより、図１９に示すように、上記した部分３０ｒｅは、基板３０’から除去される。

次に、製造装置は、実装基板１０’において、ダイシングラインＤＬの幅方向の中央部にブレードＢＬを当てて、実装基板１０’をダイシングする。これにより、図２０に示すように、製造装置は、実装基板１０’に第３ダイシング溝１１１を形成する。実装基板１０’に第３ダイシング溝１１１が形成されると、上記の構造体は個片化され、複数個の赤外線発光装置１に分割される。
次に、検査装置は、個片化された赤外線発光装置１の外観や、電気的特性を検査する（ステップＳＴ１３）。各種の検査で良品と判定されると、赤外線発光装置１は次の工程に出荷される。

以上説明したように、本発明の実施形態１に係る赤外線発光装置１は、基板（例えば、ベース基板１１）と、ベース基板１１の第１面（例えば、上面１１ａ）側に設けられる発熱体２０と、上面１１ａ側に設けられ、赤外線を透過する蓋体３０と、を備える。蓋体３０は、上面１１ａ側に開口する凹部３１を有する。発熱体２０は凹部３１の内側に位置する。これによれば、発熱体２０は凹部３１の内側に配置され、発熱体２０への電流の供給を制御する制御装置（例えば、ドライバＩＣ）は赤外線発光装置１の外側に配置することができる。これにより、赤外線発光装置１の小型化を図ることができる。

また、発熱体２０は、導電性を有する材料（例えば、フィラメント）で形成されている。これによれば、発熱体２０は、波長が５μｍ以上の赤外線（中遠赤外線）を高出力に、かつ安定して発光させることができる。また、フィラメントには、プラス、マイナスの極性はない。フィラメントは、フィラメント自体に電流が流れることで、発熱し、中遠赤外線を発光する。このため、発熱体２０の取り付け方向に関する制限を緩和することができ、発熱体２０の実装や検査の簡便性を高めることができる。

なお、発熱体２０は、金属（例えば、タングステン、モリブデン、タンタル、プラチナ、金、又は、アルミニウム）で形成されていてもよい。
発熱体２０は、半導体（例えば、ＳｉＣ、ＳｉＧｅ、Ｓｉ、Ｇｅ、又は、Ｃ）で形成されていてもよい。
また、蓋体３０は、シリコン、ガラス、石英、サファイア、又は、フッ化カルシウムの中から選択される１つの材料を基材として形成されている。これによれば、蓋体３０は、中遠赤外線を吸収少なく透過させることができる。

また、ベース基板１１はシリコンで形成されている。これによれば、ウェハプロセスを用いて、ベース基板１１に配線や電極（例えば、パッド電極１２Ａ、１２Ｂ、バンプ電極１４Ａ、１４Ｂ、外部接続電極１６Ａ、１６Ｂ）、絶縁膜（例えば、パシベーション膜１３）を形成することができる。また、蓋体３０とベース基板１１の両方がシリコンで構成されていれば、蓋体３０の熱膨張係数とベース基板１１の熱膨張係数とが一致する。これにより、熱膨張係数の違いが原因で蓋体３０とベース基板１１との間にズレや隙間が生じることを防ぐことができる。蓋体３０とベース基板１１との密着性の向上に寄与することができる。

また、赤外線発光装置１は、凹部３１の内側の側面に設けられ、赤外線を反射する反射膜４０をさらに備える。これによれば、反射膜４０は、発熱体２０からの輻射光の利用効率を高めることができる。
また、蓋体３０は、上面１１ａと対向する側に設けられる溝部３２Ａ、３２Ｂを有する。溝部３２Ａ、３２Ｂは、凹部３１の内側と外側との間をそれぞれ連通する。これによれば、溝部３２Ａ、３２Ｂを通して、凹部３１の内側から外側へ電極を引き出すことができる。

また、赤外線発光装置１は、ベース基板１１の上面１１ａ側に設けられる電極（例えば、外部接続電極１６Ａ、１６Ｂ）、をさらに備える。外部接続電極１６Ａ、１６Ｂは、溝部３２Ａ、３２Ｂを通って凹部３１の内側から外側へそれぞれ引き出される。これによれば、赤外線発光装置１は、外部接続電極１６Ａ、１６Ｂを介して、発熱体２０に電流を流すことができる。

また、赤外線発光装置１は、蓋体３０の外側の側面３０ｄを覆う樹脂（例えば、樹脂パッケージ５０）、をさらに備える。蓋体３０において凹部３１の開口端面３０ａの反対側に位置する面（例えば、上面３０ｂ）は、樹脂パッケージ５０から露出する。これによれば、凹部３１の内側から蓋体３０の天板部ＴＢを透過した赤外線は、樹脂パッケージ５０に吸収されることなく、赤外線発光装置１の外側へ出射することができる。赤外線の透過率の向上に寄与することができる。

（変形例１）
上記の実施形態１では、外部接続電極１６Ａ、１６ＢがＸ軸方向に並んでいることを説明した。しかしながら、本発明の実施形態はこれに限定されない。図２１は、実施形態１の変形例１に係る赤外線発光装置の構成例を示す斜視図である。図２１に示すように、実施形態１の変形例１に係る赤外線発光装置１Ａでは、外部接続電極１６Ａの延設方向はＹ軸方向であり、外部接続電極１６Ｂの延設方向はＸ軸方向となっている。外部接続電極１６Ａの延設方向と外部接続電極１６Ｂの延設方向は、互いに直交している。このような構成であっても、赤外線発光装置１Ａは、実施形態１に係る赤外線発光装置１と同様の効果を奏する。

（変形例２）
上記の実施形態１では、赤外線発光装置１は、２つの外部接続電極１６Ａ、１６Ｂを有することを説明した。しかしながら、本発明の実施形態において、外部接続電極の数は２つに限定されない。図２２は、実施形態１の変形例２に係る赤外線発光装置の構成例を示す平面図である。図２３は、実施形態１の変形例２に係る実装基板の構成例を示す平面図である。図２４は、実施形態１の変形例２に係る蓋体の構成例を示す平面図である。図２５は、実施形態１の変形例２に係る蓋体の構成例を示す底面図である。

図２２に示すように、実施形態１の変形例２に係る赤外線発光装置１Ｂは、変形例２に係る実装基板１０Ｂと、変形例２に係る蓋体３０Ｂとを備える。実装基板１０Ｂには、４つの外部接続電極１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄが設けられている。実装基板１０Ｂにおいて、外部接続電極１６Ａ、１６ＢはＸ軸方向に並んでいる。外部接続電極１６Ｃ、１６ＤはＹ軸方向に並んでいる。
図２３に示すように、平面視で、外部接続電極１６Ｃは実装基板１０Ｂの内側から第３直線部Ｌ３まで延設されている。外部接続電極１６Ｄは実装基板１０Ｂの内側から第４直線部Ｌ４まで延設されている。外部接続電極１６Ｃ、１６Ｄは、バンプ電極１４Ａ、１４Ｂからそれぞれ離れている。

図２４及び図２５に示すように、蓋体３０Ｂにおいて、第３壁部ＷＬ３の開口端面３０ａ側の端部には、凹部３１の内側と外側との間を連通する溝部３２Ｃが設けられている。第４壁部ＷＬ４の開口端面３０ａ側の端部には、凹部３１の内側と外側との間を連通する溝部３２Ｄが設けられている。溝部３２Ｃに外部接続電極１６Ｃが通される。外部接続電極１６Ｃは、溝部３２Ｃを通って凹部３１の内側から外側へ引き出される。また、溝部３２Ｄに外部接続電極１６Ｄが通される。外部接続電極１６Ｄは、溝部３２Ｄを通って凹部３１の内側から外側へ引き出される。

このような構成であっても、赤外線発光装置１Ｂは、実施形態１に係る赤外線発光装置１と同様の効果を奏する。なお、変形例２に係る蓋体３０Ｂでは、外周部の全周に段差部３３が形成される。これは、外部接続電極１６Ａ、１６Ｂだけでなく、外部接続電極１６Ｃ、１６Ｄも、図１７から図２０に示したダイシングを経て形成されるためである。
また、本実施形態に係る赤外線発光装置１は、実装基板１０の内部又は外部に設けられた他のＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）を備えてもよい。他のＩＣとして、発熱体２０へのパルス電流の供給を制御するドライバＩＣや、温度センサが例示される。この場合、ドライバＩＣや、温度センサに接続する端子として、変形例２に示した外部接続電極１６Ｃ、１６Ｄを用いてもよい。

（変形例３）
上記の実施形態１では、ベース基板１１の上面１１ａ側に外部接続電極１６Ａ、１６Ｂが設けられていることを説明した。しかしながら、本発明の実施形態において、外部接続電極の設置個所は上面１１ａ側に限定されない。外部接続電極は、ベース基板１１の下面（裏面）１１ｂ側に設けられていてもよい。また、外部接続電極は、シリコン貫通電極（ＴＳＶ：Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｖｉａ）であってもよい。

図２６は、実施形態１の変形例３に係る赤外線発光装置の構成例を示す断面図である。図２６に示すように、実施形態１の変形例３に係る赤外線発光装置１Ｃは、変形例３に係る実装基板１０Ｃを備える。実装基板１０Ｃは、ベース基板１１を貫く貫通電極１７Ａ、１７Ｂを有する。貫通電極１７Ａ、１７Ｂは、パッド電極１２Ａ、１２Ｂにそれぞれ接続している。また、実装基板１０Ｃは、ベース基板１１の下面１１ｂ側に設けられた絶縁膜１８を有する。絶縁膜１８は、貫通穴１８Ｈ１、１８Ｈ２を有する。下面１１ｂ側において、貫通電極１７Ａは貫通穴１８Ｈ１から露出しており、貫通電極１７Ｂは貫通穴１８Ｈ２から露出している。また、図示しないが、貫通穴１８Ｈ１、１８Ｈ２には、貫通電極１７Ａ、１７Ｂにそれぞれ接続するボール電極が配置されてもよい。
このような構成であっても、赤外線発光装置１Ｃは、実施形態１に係る赤外線発光装置１と同様の効果を奏する。

図２７は、実施形態１の変形例３に係る赤外線発光装置の製造方法を示すフローチャートである。図２７に示すフローチャートにおいて、図１０に示したフローチャートとの違いは、ステップＳＴ７Ａ、ＳＴ１１Ａ、ＳＴ１２Ａである。
図２７に示すように、変形例３に係る製造方法では、ステップＳＴ６の後にステップＳＴ７Ａが続く。ステップＳＴ７Ａでは、製造装置は、凹部３１を形成する。変形例３に係る赤外線発光装置１Ｃは、外部接続電極１６Ａ、１６Ｂの代わりに貫通電極１７Ａ、１７Ｂを備える。このため、ステップＳＴ７Ａにおいて、溝部３２Ａ、３２Ｂの形成は不要である。

また、図２７に示すように、ステップＳＴ１０の後にステップＳＴ１１Ａが続く。ステップＳＴ１１Ａでは、製造装置は、貫通電極１７Ａ、１７Ｂと、裏面配線と、を形成する。なお、赤外線発光装置１Ｃは、他の機器との接続や使用環境により、裏面配線を必要としない場合もある。この場合、ステップＳＴ１１Ａにおいて、裏面配線の形成は省略される。
また、図２７に示すように、ステップＳＴ１１Ａの後にステップＳＴ１２Ａが続く。ステップＳＴ１２Ａでは、製造装置は、ベース基板１１’と基板３０’とを含む構造体を、１回のダイシング工程で個片化する。変形例３に係る赤外線発光装置１Ｃには、外部接続電極１６Ａ、１６Ｂはない。このため、ステップＳＴ１２Ａにおいて、第１ダイシング溝３０１及び第２ダイシング溝３０２の形成は不要である。

（変形例４）
本発明の実施形態では、蓋体の凹部の径は、凹部の開口端面から凹部の底面に向かって大きくなっていてもよい。
図２８は、本発明の実施形態１の変形例４に係る赤外線発光装置の構成例を示す断面図である。図２８に示すように、実施形態１の変形例４に係る赤外線発光装置１Ｄは、蓋体３０Ｄを備える。蓋体３０Ｄにおいて、凹部３１の内側の側面３１ｃは、ベース基板１１の上面１１ａに対して傾斜している。凹部３１の径Ｒは、凹部３１の開口端面３０ａから凹部３１の底面３１ＢＴに向かって徐々に大きくなっている。凹部３１の径Ｒは、開口端面３０ａにおいて最小で、凹部３１の底面３１ＢＴにおいて最大となっている。
これによれば、反射膜４０は、発熱体から放射された赤外線を凹部の底面側に反射することができるので、発熱体２０からの輻射光の利用効率をさらに高めることができる。

（変形例５）
本発明の実施形態では、蓋体はレンズ部を有してもよい。図２９は、本発明の実施形態１の変形例５に係る赤外線発光装置の構成例を示す断面図である。図２９に示すように、実施形態１の変形例５に係る赤外線発光装置１Ｅは、蓋体３０Ｅを備える。蓋体３０Ｅは、本体３１１と、本体３１１の上面３１１ｂ側に設けられたレンズ部３１２とを有する。本体３１１とレンズ部３１２は一体に形成されている。蓋体３０Ｅは、シリコン、ガラス、石英、サファイア、又は、フッ化カルシウムの中から選択される１つの材料で形成されている。

本体３１１は、図１に示した蓋体３０と同様の構成を有する。また、レンズ部３１２は、凹部３１の内側から本体３１１を透過した赤外線を屈折させて一方向（例えば、Ｚ軸方向）に集束させる機能を有する。例えば、レンズ部３１２は、コリメーター（Ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ）であってもよい。レンズ部３１２がコリメーターであれば、凹部３１の内側から本体３１１を透過した赤外線を、Ｚ軸方向に平行な光線にすることができる。
赤外線発光装置１Ｅは、蓋体３０Ｅを透過した赤外線の発散を防ぐことができ、赤外線を効率よく所定の位置（受光部等）に照射することができる。

（変形例６）
図３０は、本発明の実施形態１の変形例６に係る赤外線発光装置の構成例を示す断面図である。図３０に示すように、実施形態１の変形例６に係る赤外線発光装置１Ｆは、蓋体３０Ｆを備える。蓋体３０Ｆにおいて、凹部３１の平面視による形状は、円形となっている。円形は、正円でもよいし、楕円でもよい。このような構成であっても、赤外線発光装置１Ｆは、実施形態１に係る赤外線発光装置１と同様の効果を奏する

（実施形態２）
図３１は、本発明の実施形態２に係る赤外線発光モジュールの構成例を示す斜視図である。図３１では、実施形態２に係る赤外線発光モジュール３の構成例を明確にするために、樹脂パッケージ５０で封止されている部分も実線で示している。図３１に示すように、赤外線発光モジュール３は、赤外線発光装置１と、赤外線発光装置１が備える発熱体２０（図１参照）へのパルス電流の供給を制御するドライバＩＣ２と、リードフレーム７０と、金線８１とを備える。
ドライバＩＣ２は、例えばベアチップである。ドライバＩＣ２は、パッド電極６１Ａ、６１Ｂを有する。

リードフレーム７０は、端子部７１Ａ、７１Ｂ、７１Ｃと、端子部７１Ａ、７１Ｂ、７１Ｃから離して配置されたアイランド７２Ａ、７２Ｂを備える。アイランド７２Ａには、赤外線発光装置１が取り付けられている。アイランド７２Ａには、赤外線発光装置１の実装基板１０が取り付けられている。アイランド７２Ｂには、ドライバＩＣ２が取り付けられている。

赤外線発光装置１の外部接続電極１６Ａは、金線８１を介して、リードフレーム７０の端子部７１Ａに接続されている。赤外線発光装置１の外部接続電極１６Ｂは、金線８１を介して、ドライバＩＣ２のパッド電極６１Ａに接続されている。ドライバＩＣ２のパッド電極６１Ｂは、金線８１を介して、リードフレーム７０の端子部７１Ｃに接続されている。
樹脂パッケージ５０は、実装基板１０及び蓋体３０の一部と、ドライバＩＣ２と、リードフレーム７０の一部と、金線８１とを覆っている。

実施形態２においても、蓋体３０の上面３０ｂは樹脂パッケージ５０から露出し、且つ、外側の側面３０ｄは樹脂パッケージ５０で覆われている。蓋体３０の上面３０ｂと樹脂パッケージ５０の上面５０ｂは面一となっている。これにより、凹部３１の内側から蓋体３０の天板部ＴＢを透過した赤外線は、樹脂パッケージ５０に吸収されることなく、赤外線発光装置１の外側へ出射することができる。赤外線の透過率の向上に寄与することができる。

また、リードフレーム７０のアイランド７２Ａ、７２Ｂは、その全てが樹脂パッケージ５０で覆われている。リードフレーム７０の端子部７１Ａ、７１Ｂ、７１Ｃは、その端面が樹脂パッケージ５０の側面５０ｃから露出している。端子部７１Ａ、７１Ｂ、７１Ｃの各端面と、樹脂パッケージ５０の側面５０ｃは面一となっている。これにより、赤外線発光モジュール３は、端子部７１Ａ、７１Ｂ、７１Ｃを介して、外部から電源や信号の供給を受けることができる。

なお、リードフレーム７０の端子部７１Ｂは、金線を介して、赤外線発光装置１の外部接続電極に接続してもよいし、ドライバＩＣ２に接続してもよい。また、
赤外線発光モジュール３は、赤外線発光装置１及びドライバＩＣ２以外の、他のＩＣを備えてもよい。この場合、リードフレーム７０の端子部７１Ｂは、金線を介して、他のＩＣと接続してもよい。他のＩＣとして、温度センサが例示される。

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ 赤外線発光装置
２ ドライバＩＣ
３ 赤外線発光モジュール
１０、１０Ｂ、１０Ｃ 実装基板
１０’ （個片化前の）実装基板
１１ ベース基板
１１’ （個片化前の）ベース基板
１１ａ、１１ａ’ 上面
１１ｂ、１１ｂ’ 下面（裏面）
１２ パッド電極
１２Ａ、１２Ｂ、６１Ａ、６１Ｂ パッド電極
１３ パシベーション膜
１３Ｈ１、１３Ｈ２、１８Ｈ１、１８Ｈ２ 貫通穴
１４Ａ、１４Ｂ バンプ電極
１５Ａ、１５Ｂ 導電部材
１６、１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄ 外部接続電極
１７Ａ、１７Ｂ 貫通電極
１８ 絶縁膜
２０ 発熱体
３０、３０Ｂ、３０Ｄ、３０Ｅ、３０Ｆ 蓋体
３０’ 基板
３０ａ 開口端面
３０ｂ 上面
３０ｄ （外側の）側面
３１ 凹部
３１ＢＴ 底面
３１ｃ （内側の側面）側面
３２ 溝部
３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄ 溝部
３３ 段差部
３３’ 溝部
４０ 反射膜
５０ 樹脂パッケージ
５０ｂ 上面
５０ｃ 側面
７０ リードフレーム
７１Ａ、７１Ｂ、７１Ｃ 端子部
７２Ａ、７２Ｂ アイランド
８１ 金線
１１１ 第３ダイシング溝
３０１ 第１ダイシング溝
３０２ 第２ダイシング溝
３１１ 本体
３１２ レンズ部
ＴＢ 天板部
Ｗ タングステン
ＷＬ１ 第１壁部
ＷＬ２ 第２壁部
ＷＬ３ 第３壁部
ＷＬ４ 第４壁部

Claims (12)

1. 基板と、
   前記基板の第１面側に設けられる発熱体と、
   前記第１面側に設けられ、赤外線を透過する蓋体と、を備え、
   前記蓋体は、前記第１面側に開口する凹部を有し、
   前記発熱体は前記凹部の内側に位置する、赤外線発光装置。
2. 前記発熱体は導電性を有する材料で形成されている、請求項１に記載の赤外線発光装置。
3. 前記発熱体は金属で形成されている、請求項１又は２に記載の赤外線発光装置。
4. 前記発熱体は半導体で形成されている、請求項１又は２に記載の赤外線発光装置。
5. 前記蓋体は、シリコン、ガラス、石英、サファイア、又は、フッ化カルシウムの中から選択される１つの材料を基材として形成されている、請求項１から４のいずれかに記載の赤外線発光装置。
6. 前記基板はシリコンで形成されている、請求項１から５のいずれか１項に記載の赤外線発光装置。
7. 前記凹部の内側の側面に設けられ、赤外線を反射する反射膜、をさらに備える請求項１から６のいずれか１項に記載の赤外線発光装置。
8. 前記蓋体は、前記第１面と対向する側に設けられる溝部を有し、
   前記溝部は、前記凹部の内側と外側との間を連通する、請求項１から７のいずれか１項に記載の赤外線発光装置。
9. 前記第１面側に設けられる電極、をさらに備え、
   前記電極は、前記溝部を通って前記凹部の内側から外側へ引き出される、請求項８に記載の赤外線発光装置。
10. 前記蓋体の側面を覆う樹脂、をさらに備え、
    前記蓋体において前記凹部の開口端面の反対側に位置する面は、前記樹脂から露出する、請求項１から９のいずれか１項に記載の赤外線発光装置。
11. 前記凹部の径は、前記凹部の開口端面から前記凹部の底面に向かって大きくなる、請求項１から１０のいずれか１項に記載の赤外線発光装置。
12. 前記蓋体はレンズ部を有する、請求項１から１１のいずれか１項に記載の赤外線発光装置。

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