JP3047379B2 - 赤外線検出器 - Google Patents

赤外線検出器

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JP3047379B2 JP5341291A JP34129193A JP3047379B2 JP 3047379 B2 JP3047379 B2 JP 3047379B2 JP 5341291 A JP5341291 A JP 5341291A JP 34129193 A JP34129193 A JP 34129193A JP 3047379 B2 JP3047379 B2 JP 3047379B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、人体などから発せら
れる赤外線を検出する赤外線検出器に関する。
【0002】
【従来の技術】上記赤外線検出器の一つに、例えば実開
平2−118842号公報に示される焦電型赤外線検出
器がある。これを図3および図4を用いて説明すると、
図3において、1は鉄やニッケルあるいはコバールなど
の金属よりなる下部開放型の筒状の容器で、その上面部
2のほぼ中央には開口部3が形成されている。4は開口
部3を容器1の上方から閉塞するように設けられた赤外
線透過窓材(以下、単に窓材という)で、図4に示すよ
うに、シリコン、ゲルマニウムなどの半導体を母材5と
し、この母材5の両面に波長選択性多層膜(以下、単に
多層膜という)6を形成してなるもので、その周側面の
ほぼ全体と開口部3の周辺部とを、絶縁性樹脂接着剤7
を用いて上面部2の上方から容器1に接合されている。
8は補助的に設けられる導電性樹脂接着剤である。
【0003】9は窓材4に対して受光部電極10,11
を臨ませるようにして容器1内に収容された赤外線検出
素子で、例えばPZT(チタン酸ジルコン酸鉛系の酸化
物セラミックス)よりなる。この赤外線検出素子9は、
スペーサ12を介してセラミックなどよりなる回路基板
13上に設けられている。そして、回路基板13の下面
側にはFET(電界効果トランジスタ)14や高抵抗1
5などからなる回路が設けられているとともに、複数の
リードピン16が突設されている。これらのリードピン
16は、容器1の下部開放部を閉塞するステム17を貫
通して容器1の外部に延設されている。
【0004】このように構成された焦電型赤外線検出器
においては、例えば人体から発せられた赤外線が窓材4
を通過して赤外線検出素子9の受光部電極10,11に
入射すると、リードピン16からは所定の信号が出力さ
れる。そして、上記従来の赤外線検出器においては、窓
材4の母材5としてシリコン、ゲルマニウムなどの半導
体を用いるとともに、窓材4と容器1との接合に、銀、
銅などの金属フィラーを合成樹脂接着剤に分散混入させ
てなる導電性樹脂接着剤8を用いているので、窓材4と
容器1との間を導通させることができ、好都合である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、一般に、焦
電型赤外線検出器においては、容器1内の回路のインピ
ーダンスが例えば1011Ωというように極めて大きいと
ころから、温度や湿度などの環境の変化に対して、容器
1内の気密性を維持する必要がある。しかしながら、上
述のように、容器1の所定の箇所への窓材4の接着を樹
脂接着剤7,8によって行った従来の焦電型赤外線検出
器においては、過酷な環境の下における試験では、外気
や水分が透過するなどして容器1内に侵入するのを回避
することができず、このため、内部回路における絶縁性
が低下せざるを得ず、信頼性に限界があった。
【0006】なお、上述のような耐環境性は、焦電型赤
外線検出器のみならず、容器1内に熱電堆型赤外線検出
素子を収容した熱電堆型赤外線検出器やその他の赤外線
検出器においても同様である。
【0007】この発明は、上述の事柄に留意してなされ
たもので、長期にわたって良好な気密性を維持すること
ができる赤外線検出器を提供することを目的としてい
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明においては、赤外線透過材料よりなる母材
に波長選択性多層膜を形成した赤外線透過窓材を、その
上面が赤外線検出素子を収容した容器の上面に形成され
た開口部を囲む上面部と同じ高さとなるよう前記開口部
に対して接合した赤外線検出器であって、前記窓材にお
る母材の断面部分から母材下面の視野角に寄与しない
部分わたり、かつ、前記容器の内側に向けてハンダ可
能な金属層を形成するとともに、前記容器の内側にある
窓材接合予定部分をメッキまたはスパッタリングにより
ハンダ可能な表面状態となるよう表面処理し、前記金属
層と前記表面処理が施されている前記窓材接合予定部分
とを前記容器の内側においてハンダにより封着して前記
窓材を前記容器に接合している。
【0009】
【作用】上記構成の赤外線検出器における赤外線透過窓
材は、その上面が赤外線検出素子を収容した容器の上面
に形成された開口部を囲む上面部と同じ高さとなるよう
に設けられている。
【0010】そして、窓材における少なくとも母材の断
面部分にハンダ可能な金属層が形成されるとともに、容
器における窓材の少なくとも接合予定部分をメッキまた
はスパッタリングによりハンダ可能な表面状態となるよ
う表面処理を施し、金属層と前記表面処理が施されてい
る接合予定部分とをハンダにより封着して前記窓材を前
記容器に接合しているから、気密性が向上するととも
に、窓材と容器との電気的な結合が確実に行われるの
で、電磁気に対するシールド性が向上する。
【0011】
【実施例】以下、この発明の一実施例を、図面を参照し
ながら説明する。なお、以下の各図において、図3およ
び図4に示す符号と同一の符号は、同一物または相当物
を示す。
【0012】図1は、焦電型赤外線検出器の一例を示
し、図2はその要部を示す。図1、図2において、窓材
4は、その上面が容器1の上面に開設された開口部3を
囲む上面部2と同じ高さ(面一)となるように設けられ
ているとともに、窓材4における母材5の上下両面に形
成された多層膜6A,6Bによって挟まれる断面部分5
aおよび下側の多層膜6Bにおける視野角に寄与しない
部分6bに、ハンダ可能な金属層22が形成されてい
る。この場合、視野角に寄与しない部分6bとは、赤外
線検出素子9の受光部電極10,11の外縁と母材5の
上側の多層膜6Aとを結ぶ視野角規定ライン23よりも
外縁側の部分のことをいう。22は多層膜6A,6Bに
よって挟まれる断面部分(側面部)5aのみならず、下
側の多層膜6Bの視野角に寄与しない部分6bにも形成
されたハンダ可能な金属層である。この金属層22は、
母材5の側面部5aおよび視野角に寄与しない部分6b
の全周に形成される。また、24は容器1における窓材
4の接合予定部分で、ハンダ可能な表面状態に表面処理
が施されている。なお、接合予定部分24の表面処理
は、ハンダ部分25に対応する部分のみを部分的に行っ
てもよいが、容器全体を一括して表面処理するようにし
てもよい。そして、25は金属層22と容器1における
接合予定部分24との間に施されるハンダ部分である。
このハンダ部分25も、窓材4および視野角に寄与しな
い部分6bの全周に施されている。
【0013】次に、窓材4の製作手順および窓材4の容
器1への接合手順の一例について説明する。
【0014】窓材4の母材5は、シリコン(Si)また
はゲルマニウム(Ge)のような半導体よりなり、例え
ば直径101.6mm(4インチ)、厚さ0.38mm
のウェハ状に切り出す。
【0015】公知の蒸着法を用いて、前記ウェハの両面
に高屈折率物質としてのGeと低屈折率物質としての硫
化亜鉛(ZnS)とを数十層重畳する。これによって、
ウェハの表面に波長選択性を有する多層膜が形成され、
光学フィルタが得られる。この場合、多層膜における光
学膜厚や蒸着層数を適宜設定することにより、所望の波
長選択性を有する光学フィルタが得られることはいうま
でもない。
【0016】多層膜が形成されたウェハ(光学フィル
タ)を、ダイシング装置を用い回転刃を高速回転させて
切断することにより、数mm角のペレット、すなわち、
窓材4に形成する。この小片形状に切断された窓材4
は、図2に示すように、母材5の上下両面が多層膜6
A,6Bに挟まれた所謂サンドウィッチ形状を呈してい
る。
【0017】そして、母材5の露出している断面部分5
aおよび視野角に寄与しない部分6bは、そのままの状
態ではハンダに対する濡れ性がない。そこで、この断面
部分5aおよび視野角に寄与しない部分6bにメッキま
たはスパッタリングによって表面処理を行い、これを金
属層22とするのである。
【0018】前記メッキによる表面処理としては、例え
ばニッケル−リン系、ニッケル−ホウ素系、パラジウム
−リン系のものが金属層22の付着強度が強く安定して
いる。そして、ハンダに対する濡れ性を一層向上させる
には、前記いずれかによるメッキ後、金メッキで仕上げ
るのもよい。
【0019】また、前記スパッタリングによって表面処
理を行う場合、例えばニッケル、クローム、銅、金など
の金属をスパッリングによって単層または多層膜として
組み合わせることにより、ハンダに対して濡れ性の良好
なハンダ可能な金属層22を得ることができる。
【0020】なお、上記メッキまたはスパッリングによ
る表面処理で用いる素材またはその組合せは、上記した
ものに限られるものではなく、要するに前記母材5の露
出している断面部分5aと視野角に寄与しない部分6b
にハンダに対する濡れ性が優れた金属層22が形成され
ておればよい。
【0021】一方、前記窓材4が接合される容器1は、
これをハンダに対する濡れ性の良好な金属素材(例えば
ニッケル、コバールなど)をプレス加工によって成形す
るのが好ましいが、ハンダに対する濡れ性が不十分な金
属素材(例えば鉄など)を用いてもよい。どちらの場
合、少なくとも窓材4の接合予定部分24については、
ハンダ可能な表面状態に表面処理が施されてあればよ
い。この表面処理についても、上記母材5の露出してい
る断面部分5aおよび視野角に寄与しない部分6bの表
面処理に適用されるメッキまたはスパッタリングを同様
に採用すればよい。また、容器全体にこれら表面処理を
施してもよい。
【0022】上述のようにして形成された窓材4を容器
1の接合予定部分24に、例えば錫−鉛系のハンダを熱
溶融させることによって、両者を接合するのである。そ
の場合、窓材4の側面部5aおよび視野角に寄与しない
部分6bに形成された金属層22と容器1における接合
予定部分24との間にハンダ部分25が形成されるよう
にするのがよい。そして、このとき、使用するハンダと
しては、ペースト状のクリームハンダ、糸状ハンダ、ペ
レット状の固形ハンダなどがある。また、前記錫−鉛系
のハンダの他、銀を適宜混入したハンダを用いてもよい
ことはいうまでもない。
【0023】この実施例においては、窓材4は、容器1
の上面に開設された開口部3を囲む上面部2と同じ高さ
(面一)となるように設けられる。金属層22と容器1
の接合予定部分24との間に、例えば錫−鉛系のハンダ
を熱溶融させることによって、窓材4と容器1とを接合
するのである。その場合、窓材4の側部断面部分5aお
よび多層膜6Bにおける視野角に寄与しない部分6bに
わたって形成された金属層22と容器1の接合予定部分
24とにわたってハンダ部分25が形成される。
【0024】上述のように構成された赤外線検出器にお
いては、窓材4と容器1とが接合され、しかも、窓材4
側に、ハンダの濡れ性のよい金属層22が窓材4の側部
断面部分5aおよび多層膜6Bにおける視野角に寄与し
ない部分6bにわたって形成されているので、ハンダ部
分25と窓材4との接合面積が大きい。したがって、窓
材4は、容器1の上面に開設された開口部3を囲む上面
部2と同じ高さ(面一)となるように設けられている
が、窓材4と容器1とがより強固かつ確実に接合される
上に、従来の焦電型赤外線検出器に比べて、容器1の気
密性が向上する。更に、窓材4と容器1との電気的な結
合がハンダ部分25を介して確実に行われるので、電磁
気に対するシールドが良好に行われる。
【0025】この発明は、母材5の片面にのみ多層膜が
形成された窓材4にも適用できることはいうまでもな
い。
【0026】また、この発明は、容器1内に熱電堆型赤
外線検出素子を収容した熱電堆型赤外線検出器やその他
の赤外線検出器にも適用できることはいうまでもない。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1の発明に
よれば、窓材と容器との接合が緊密に行われるので、従
来の合成樹脂接着剤による窓材と容器との接着に比べ、
気密性が大幅に向上するとともに、窓材の母材と容器と
が、母材の断面部分に形成されたハンダ可能な金属層と
容器においてハンダ可能な表面状態となるよう表面処理
が施されている接合予定部分とをハンダにより封着する
ことで電気的に結合されるので、電磁気に対するシール
ド性が向上する。したがって、長期間にわたって安定に
動作する赤外線検出器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例に係る焦電型赤外線検出器
の一例を示す断面図である。
【図2】図1に示す焦電型赤外線検出器の要部を示す拡
大断面図である。
【図3】従来例の焦電型赤外線検出器を示す断面図であ
る。
【図4】図3に示す焦電型赤外線検出器の要部を示す拡
大断面図である。
【符号の説明】
1…容器、3…開口部、4…赤外線透過窓材、5…母
材、5a…母材の断面部分、6A,6B…波長選択性多
層膜、6b…視野角に寄与しない部分、9…赤外線検出
素子、22…金属層、24…接合予定部分、25…ハン
ダ部分。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高田 秀次 京都府京都市南区吉祥院宮の東町2番地 株式会社堀場製作所内 (56)参考文献 特開 昭64−39528(JP,A) 特開 昭61−35317(JP,A) 実開 昭57−164430(JP,U)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 赤外線透過材料よりなる母材に波長選択
    性多層膜を形成した赤外線透過窓材を、その上面が赤外
    線検出素子を収容した容器の上面に形成された開口部を
    囲む上面部と同じ高さとなるよう前記開口部に対して接
    合した赤外線検出器であって、前記窓材における母材の
    断面部分から母材下面の視野角に寄与しない部分わた
    り、かつ、前記容器の内側に向けてハンダ可能な金属層
    を形成するとともに、前記容器の内側にある窓材接合予
    定部分をメッキまたはスパッタリングによりハンダ可能
    な表面状態となるよう表面処理し、前記金属層と前記表
    面処理が施されている前記窓材接合予定部分とを前記容
    器の内側においてハンダにより封着して前記窓材を前記
    容器に接合したことを特徴とする赤外線検出器。
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