JP3142668B2 - 赤外線透過窓の封着方法 - Google Patents
赤外線透過窓の封着方法Info
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- JP3142668B2 JP3142668B2 JP04316659A JP31665992A JP3142668B2 JP 3142668 B2 JP3142668 B2 JP 3142668B2 JP 04316659 A JP04316659 A JP 04316659A JP 31665992 A JP31665992 A JP 31665992A JP 3142668 B2 JP3142668 B2 JP 3142668B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、焦電型赤外線検出器や
コンデンサマイクロホン型赤外線検出器の赤外線透過窓
や、赤外線ガス分析計のセル窓などのように赤外線を透
過させる窓を透過窓取付け容器に封着する方法に関す
る。
コンデンサマイクロホン型赤外線検出器の赤外線透過窓
や、赤外線ガス分析計のセル窓などのように赤外線を透
過させる窓を透過窓取付け容器に封着する方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】例えば焦電型赤外線検出器は、その容器
内部に収容された検出素子に赤外線を入射させるために
赤外線透過窓を備えている。そして、この焦電型赤外線
検出器は、温度変化に対して感度を持つため、例えば静
止物体の温度測定にはチョッピングするなどして入射赤
外線に変化を与える必要がある。この場合、チョッピン
グ周波数が低いと、熱対流の影響が雑音となって現れる
ため、これを防ぐために検出素子の周辺を真空にする必
要があり、そのため、この種の赤外線検出器は、容器内
を真空にすると共に、赤外線透過窓を封着している。
内部に収容された検出素子に赤外線を入射させるために
赤外線透過窓を備えている。そして、この焦電型赤外線
検出器は、温度変化に対して感度を持つため、例えば静
止物体の温度測定にはチョッピングするなどして入射赤
外線に変化を与える必要がある。この場合、チョッピン
グ周波数が低いと、熱対流の影響が雑音となって現れる
ため、これを防ぐために検出素子の周辺を真空にする必
要があり、そのため、この種の赤外線検出器は、容器内
を真空にすると共に、赤外線透過窓を封着している。
【０００３】従来、前記赤外線透過窓の封着には、エポ
キシ樹脂系接着剤が用いられていた。
キシ樹脂系接着剤が用いられていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うにした赤外線検出器においては、ガスの発生によって
容器内部の真空度が低下したり、環境温度変化など温度
サイクルによる接着剤の劣化のためリークが生じるな
ど、検出素子の信頼度への影響が大きいなど問題があっ
た。
うにした赤外線検出器においては、ガスの発生によって
容器内部の真空度が低下したり、環境温度変化など温度
サイクルによる接着剤の劣化のためリークが生じるな
ど、検出素子の信頼度への影響が大きいなど問題があっ
た。
【０００５】また、通常、シリコンに直接ハンダ付けす
ることは非常に困難であり、シリコンとハンダとの間で
の高い気密接着は得られてない。さらに、インジウムシ
ールによる接着は、強度的に強くなく、真空に引かれる
方向でしか効果がないと云った欠点を有しているなど、
信頼性の高い気密性接着の手段がないのが現状である。
ることは非常に困難であり、シリコンとハンダとの間で
の高い気密接着は得られてない。さらに、インジウムシ
ールによる接着は、強度的に強くなく、真空に引かれる
方向でしか効果がないと云った欠点を有しているなど、
信頼性の高い気密性接着の手段がないのが現状である。
【０００６】本発明は、上述の事柄に留意してなされた
もので、その目的とするところは、赤外線透過窓を透過
窓取付け容器に対して高い気密性と信頼性をもって封着
することができる赤外線透過窓の封着方法を提供するこ
とにある。
もので、その目的とするところは、赤外線透過窓を透過
窓取付け容器に対して高い気密性と信頼性をもって封着
することができる赤外線透過窓の封着方法を提供するこ
とにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る赤外線透過窓の封着方法は、シリコン
基板の表面の一部に適宜の間隔をあけてアルミニウムと
シリコンとの共晶合金層を形成し、この共晶合金層の表
面にクローム、銅、金をこの順で積層してメタライズ部
分を形成した後、前記シリコン基板のメタライズされて
ない部分に、高屈折率層と低屈折率層とを交互に積層し
たフィルタ層を形成して、赤外透過部分がメタライズ部
分に囲まれてなる赤外透過窓を形成した後、この赤外透
過窓を、前記フィルタ層形成物質よりも融点が低いハン
ダを用いて透過窓取付け容器に封着するようにしてい
る。
め、本発明に係る赤外線透過窓の封着方法は、シリコン
基板の表面の一部に適宜の間隔をあけてアルミニウムと
シリコンとの共晶合金層を形成し、この共晶合金層の表
面にクローム、銅、金をこの順で積層してメタライズ部
分を形成した後、前記シリコン基板のメタライズされて
ない部分に、高屈折率層と低屈折率層とを交互に積層し
たフィルタ層を形成して、赤外透過部分がメタライズ部
分に囲まれてなる赤外透過窓を形成した後、この赤外透
過窓を、前記フィルタ層形成物質よりも融点が低いハン
ダを用いて透過窓取付け容器に封着するようにしてい
る。
【０００８】
【作用】前記赤外線透過窓の封着方法においては、赤外
線透過性材料であるシリコンよりなる基板の一部をメタ
ライズし、他の部分を赤外線透過部として赤外線透過窓
を形成している。従って、前記メタライズされた部分に
対して直接ハンダすることができ、赤外透過窓を透過窓
取付け容器に確実に、しかも、高い気密性と信頼性をも
って封着することができる。
線透過性材料であるシリコンよりなる基板の一部をメタ
ライズし、他の部分を赤外線透過部として赤外線透過窓
を形成している。従って、前記メタライズされた部分に
対して直接ハンダすることができ、赤外透過窓を透過窓
取付け容器に確実に、しかも、高い気密性と信頼性をも
って封着することができる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の実施例を、図面を参照しなが
ら説明する。
ら説明する。
【００１０】図１および図２は例えば６μｍのカットオ
ンフィルタ（赤外線透過窓の一例）を有する赤外線検出
器を製造する工程を示す。なお、以下の説明において、
Ａ，Ｂ，…の符号は、図１および図２における符号と対
応している。
ンフィルタ（赤外線透過窓の一例）を有する赤外線検出
器を製造する工程を示す。なお、以下の説明において、
Ａ，Ｂ，…の符号は、図１および図２における符号と対
応している。
【００１１】工程Ａ．直径３インチのシリコン基板１を
用意する。
用意する。
【００１２】工程Ｂ．適宜の蒸着装置を用いて、シリコ
ン基板１の一方の面にアルミニウム蒸着層２を形成す
る。
ン基板１の一方の面にアルミニウム蒸着層２を形成す
る。
【００１３】工程Ｃ．前記工程Ｂによってアルミニウム
蒸着層２を形成したシリコン基板１に微細加工を施して
編み目状の導電部３を形成する。
蒸着層２を形成したシリコン基板１に微細加工を施して
編み目状の導電部３を形成する。
【００１４】工程Ｄ．前記工程Ｃにおいて微細加工を施
したシリコン基板１を加熱装置４内に収容し、例えばＮ
2 ガスのような不活性ガスを供給しながら適宜の温度で
加熱し、前記導電部３の合金化を行い、アルミニウムと
シリコンとの共晶合金層５を形成する（工程Ｅ参照）。
したシリコン基板１を加熱装置４内に収容し、例えばＮ
2 ガスのような不活性ガスを供給しながら適宜の温度で
加熱し、前記導電部３の合金化を行い、アルミニウムと
シリコンとの共晶合金層５を形成する（工程Ｅ参照）。
【００１５】工程Ｅ．シリコン基板１の共晶合金層５側
の表面にレジスト６を塗布する。
の表面にレジスト６を塗布する。
【００１６】工程Ｆ．前記レジスト６を塗布した状態の
シリコン基板１に対して、スパッタ装置を用いて、クロ
ーム、銅、金をこの順でスパッタリングする。
シリコン基板１に対して、スパッタ装置を用いて、クロ
ーム、銅、金をこの順でスパッタリングする。
【００１７】工程Ｇ．次いで、リフトオフを行うことに
より、共晶合金層５の上に、それぞれクローム、銅、金
よりなる層が形成され、メタライズ部分７が形成され
る。
より、共晶合金層５の上に、それぞれクローム、銅、金
よりなる層が形成され、メタライズ部分７が形成され
る。
【００１８】工程Ｈ．前記工程Ｇによってメタライズ部
分７が形成されたシリコン基板１を加熱装置４内に収容
し、Ｎ2 ガスを供給しながら適宜の温度で加熱する。こ
れによって、シリコン基板１の表面に、メタライズされ
た部分７とこれによって囲まれた複数の非メタライズ部
分が形成される。
分７が形成されたシリコン基板１を加熱装置４内に収容
し、Ｎ2 ガスを供給しながら適宜の温度で加熱する。こ
れによって、シリコン基板１の表面に、メタライズされ
た部分７とこれによって囲まれた複数の非メタライズ部
分が形成される。
【００１９】工程Ｉ．上述のようにしてその一部がメタ
ライズされたシリコン基板１に対して、メタルシャドウ
マスク８をマスク合わせして、メタライズ部分７を遮蔽
する。
ライズされたシリコン基板１に対して、メタルシャドウ
マスク８をマスク合わせして、メタライズ部分７を遮蔽
する。
【００２０】工程Ｊ．適宜の蒸着装置を用いて、前記メ
タライズ部分７以外の遮蔽されてないシリコン基板１の
表面に、高屈折率物質、低屈折率物質を交互に蒸着して
フィルタ層（赤外透過部分）９を形成する（以下、この
工程をフィルタリングと云う）。
タライズ部分７以外の遮蔽されてないシリコン基板１の
表面に、高屈折率物質、低屈折率物質を交互に蒸着して
フィルタ層（赤外透過部分）９を形成する（以下、この
工程をフィルタリングと云う）。
【００２１】工程Ｋ．前記高屈折率物質としては例えば
ゲルマニウム（Ｇｅ）があり、そして、前記低屈折率物
質としては例えば硫化亜鉛（ＺｎＳ）や酸化珪素シリコ
ン（ＳｉＯ）がある。従って、前記フィルタリングによ
って形成される赤外透過部分９の構成は、Ｇｅ−ＺｎＳ
またはＧｅ−ＳｉＯとなる。
ゲルマニウム（Ｇｅ）があり、そして、前記低屈折率物
質としては例えば硫化亜鉛（ＺｎＳ）や酸化珪素シリコ
ン（ＳｉＯ）がある。従って、前記フィルタリングによ
って形成される赤外透過部分９の構成は、Ｇｅ−ＺｎＳ
またはＧｅ−ＳｉＯとなる。
【００２２】工程Ｌ．次いで、前記メタライズ部分７
に、フィルタ層形成物質よりも融点が低いハンダ１０を
塗布する。
に、フィルタ層形成物質よりも融点が低いハンダ１０を
塗布する。
【００２３】工程Ｍ．上記Ａ〜Ｌまでの工程によって、
直径３インチのシリコン基板１の表面に、メタライズ部
分７で囲まれた複数の赤外透過部分９が形成される。そ
こで、このシリコン基板１にダイシングを施して、メタ
ライズ部分７とこれによって赤外透過部分９とからなる
赤外透過窓１１を形成する。
直径３インチのシリコン基板１の表面に、メタライズ部
分７で囲まれた複数の赤外透過部分９が形成される。そ
こで、このシリコン基板１にダイシングを施して、メタ
ライズ部分７とこれによって赤外透過部分９とからなる
赤外透過窓１１を形成する。
【００２４】工程Ｎ．前記赤外透過窓１１を、フィルタ
層形成物質よりも融点が低いハンダよりなる予備ハンダ
またはハンダワッシャ１２を用いて透過窓取付け容器１
３の所定位置にマウントする。前記透過窓取付け容器１
３内には、例えば焦電素子など赤外線検出素子が収容さ
れている。
層形成物質よりも融点が低いハンダよりなる予備ハンダ
またはハンダワッシャ１２を用いて透過窓取付け容器１
３の所定位置にマウントする。前記透過窓取付け容器１
３内には、例えば焦電素子など赤外線検出素子が収容さ
れている。
【００２５】工程Ｏ．前記赤外透過窓１１をマウントし
た透過窓取付け容器１３を高周波加熱炉１４に収容して
加熱して、赤外透過窓１１を透過窓取付け容器１３に封
着する。
た透過窓取付け容器１３を高周波加熱炉１４に収容して
加熱して、赤外透過窓１１を透過窓取付け容器１３に封
着する。
【００２６】工程Ｏ’．あるいは、前記工程Ｏに代え
て、ＹＡＧレーザまたはＣＯ2 レーザを用いてレーザ加
熱するようにしてもよい。
て、ＹＡＧレーザまたはＣＯ2 レーザを用いてレーザ加
熱するようにしてもよい。
【００２７】工程Ｑ．前記工程Ｏまたは工程Ｏ’を経る
ことにより、所望の赤外線検出器１５が得られる。
ことにより、所望の赤外線検出器１５が得られる。
【００２８】本発明は、上述の実施例に限られるもので
はなく、例えばＣＯ、ＣＯ2 、ＨＣ、ＳＯ2 、ＮＯなど
の干渉フィルタを製造する場合には、前記図１における
工程Ｉ〜Ｍで説明したメタルシャドウ法に代えて、エッ
チング法、リフト法、ＳｉＯ2 保護膜法などを採用して
もよい。以下、これらの方法について、図３〜図５を参
照しながら説明する。なお、これらのいずれの方法にお
いても、前記図１における工程Ａ〜Ｈまでは、同じであ
るので、その説明は省略する。
はなく、例えばＣＯ、ＣＯ2 、ＨＣ、ＳＯ2 、ＮＯなど
の干渉フィルタを製造する場合には、前記図１における
工程Ｉ〜Ｍで説明したメタルシャドウ法に代えて、エッ
チング法、リフト法、ＳｉＯ2 保護膜法などを採用して
もよい。以下、これらの方法について、図３〜図５を参
照しながら説明する。なお、これらのいずれの方法にお
いても、前記図１における工程Ａ〜Ｈまでは、同じであ
るので、その説明は省略する。
【００２９】Ｉ．エッチング法について 適宜の蒸着装置を用いてフィルタリングを行って、図３
（Ａ）に示すように、シリコン基板１の表面全体にわた
ってフィルタ層（赤外透過部分）９を形成する。
（Ａ）に示すように、シリコン基板１の表面全体にわた
ってフィルタ層（赤外透過部分）９を形成する。
【００３０】次いで、同図（Ｂ）に示すように、メタラ
イズ部分７の位置に相当する部分を除いて、レジスト１
６を塗布する。
イズ部分７の位置に相当する部分を除いて、レジスト１
６を塗布する。
【００３１】次いで、ホトリソグラフィによってエッチ
ングを行い、同図（Ｃ）に示すように、メタライズ部分
７を露出させる。
ングを行い、同図（Ｃ）に示すように、メタライズ部分
７を露出させる。
【００３２】そして、レジスト１６を除去することによ
り、同図（Ｄ）に示すように、メタライズ部分７で囲ま
れた複数の赤外透過部分９が形成される。
り、同図（Ｄ）に示すように、メタライズ部分７で囲ま
れた複数の赤外透過部分９が形成される。
【００３３】II. リフト法について 図４（Ａ）に示すように、ホトリソグラフィによって、
メタライズ部分７にレジスト１７を塗布する。
メタライズ部分７にレジスト１７を塗布する。
【００３４】適宜の蒸着装置を用いてフィルタリングを
行って、同図（Ｂ）に示すように、シリコン基板１の表
面全体にわたってフィルタ層（赤外透過部分）９を形成
する。
行って、同図（Ｂ）に示すように、シリコン基板１の表
面全体にわたってフィルタ層（赤外透過部分）９を形成
する。
【００３５】次いで、リフトオフを行うことにより、同
図（Ｃ）に示すように、メタライズ部分７で囲まれた複
数の赤外透過部分９が形成される。
図（Ｃ）に示すように、メタライズ部分７で囲まれた複
数の赤外透過部分９が形成される。
【００３６】III ．ＳｉＯ2 保護膜法について 適宜の蒸着装置を用いてフィルタリングを行って、図５
（Ａ）に示すように、シリコン基板１の表面全体にわた
ってフィルタ層（赤外透過部分）９を形成する。
（Ａ）に示すように、シリコン基板１の表面全体にわた
ってフィルタ層（赤外透過部分）９を形成する。
【００３７】次いで、同図（Ｂ）に示すように、メタラ
イズ部分７の位置に相当する部分を除いて、ＳｉＯ2 膜
１８を塗布する。
イズ部分７の位置に相当する部分を除いて、ＳｉＯ2 膜
１８を塗布する。
【００３８】次いで、エッチングを行い、同図（Ｃ）に
示すように、メタライズ部分７を露出させる。
示すように、メタライズ部分７を露出させる。
【００３９】そして、ＳｉＯ2 膜１８を除去することに
より、同図（Ｄ）に示すように、メタライズ部分７で囲
まれた複数の赤外透過部分９が形成される。
より、同図（Ｄ）に示すように、メタライズ部分７で囲
まれた複数の赤外透過部分９が形成される。
【００４０】上述した実施例のいずれにおいても、赤外
線透過性材料であるシリコン基板１の一部をメタライズ
してメタライズ部分７を形成する一方、他の部分を赤外
線透過部９として赤外線透過窓１１を形成している。従
って、前記メタライズされた部分７に対して直接ハンダ
することができ、赤外透過窓１１を透過窓取付け容器１
３に確実に、しかも、高い気密性と信頼性をもって封着
することができる。
線透過性材料であるシリコン基板１の一部をメタライズ
してメタライズ部分７を形成する一方、他の部分を赤外
線透過部９として赤外線透過窓１１を形成している。従
って、前記メタライズされた部分７に対して直接ハンダ
することができ、赤外透過窓１１を透過窓取付け容器１
３に確実に、しかも、高い気密性と信頼性をもって封着
することができる。
【００４１】そして、本発明方法は、上述した赤外線検
出器１５のみならず、赤外線ガス分析計のセル窓、コン
デンサ型赤外線検出器の窓シール、赤外線レーザ用の窓
シール、赤外線干渉フィルタなどの製造に広く利用する
ことができる。
出器１５のみならず、赤外線ガス分析計のセル窓、コン
デンサ型赤外線検出器の窓シール、赤外線レーザ用の窓
シール、赤外線干渉フィルタなどの製造に広く利用する
ことができる。
【００４２】なお、上述した実施例においては、シリコ
ン基板１の一方の面にしかフィルタリングを施してない
が、赤外線干渉フィルタなどの場合のように、シリコン
基板１の両面にフィルタリングを施してもよいことは勿
論である。
ン基板１の一方の面にしかフィルタリングを施してない
が、赤外線干渉フィルタなどの場合のように、シリコン
基板１の両面にフィルタリングを施してもよいことは勿
論である。
【００４３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
赤外線透過窓を透過窓取付け容器に対して高い気密性と
信頼性をもって封着することができる。
赤外線透過窓を透過窓取付け容器に対して高い気密性と
信頼性をもって封着することができる。
【図１】本発明に係る赤外線透過窓の封着方法の一例を
示す図であり、特に、シャドウマスク法により赤外線透
過窓を製作する工程を示す図である。
示す図であり、特に、シャドウマスク法により赤外線透
過窓を製作する工程を示す図である。
【図２】前記シャドウマスク法で製作された赤外線透過
窓を透過窓取付け容器に封着する工程を示す図である。
窓を透過窓取付け容器に封着する工程を示す図である。
【図３】エッチング法により赤外線透過窓を製作する工
程を示す図である。
程を示す図である。
【図４】リフト法により赤外線透過窓を製作する工程を
示す図である。
示す図である。
【図５】ＳｉＯ2 保護膜法により赤外線透過窓を製作す
る工程を示す図である。
る工程を示す図である。
１…シリコン基板、５…共晶合金層、７…メタライズ部
分、９…フィルタ層（赤外透過部分）、１１…赤外透過
窓、１２…ハンダ、１３…透過窓取付け容器。
分、９…フィルタ層（赤外透過部分）、１１…赤外透過
窓、１２…ハンダ、１３…透過窓取付け容器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 半田 慶一 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50−96287（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−39528（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01J 1/02 - 1/04 G01J 5/02 G01V 9/04 G02B 5/28 G08B 13/19 - 13/191 H01L 21/12 - 21/04 H01L 31/00 - 31/02 H01L 31/08 C03C 27/04
Claims (1)
- 【請求項１】 シリコン基板の表面の一部に適宜の間隔
をあけてアルミニウムとシリコンとの共晶合金層を形成
し、この共晶合金層の表面にクローム、銅、金をこの順
で積層してメタライズ部分を形成した後、前記シリコン
基板のメタライズされてない部分に、高屈折率層と低屈
折率層とを交互に積層したフィルタ層を形成して、赤外
透過部分がメタライズ部分に囲まれてなる赤外透過窓を
形成した後、この赤外透過窓を、前記フィルタ層形成物
質よりも融点が低いハンダを用いて透過窓取付け容器に
封着するようにしたことを特徴とする赤外線透過窓の封
着方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04316659A JP3142668B2 (ja) | 1992-10-31 | 1992-10-31 | 赤外線透過窓の封着方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04316659A JP3142668B2 (ja) | 1992-10-31 | 1992-10-31 | 赤外線透過窓の封着方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06147971A JPH06147971A (ja) | 1994-05-27 |
| JP3142668B2 true JP3142668B2 (ja) | 2001-03-07 |
Family
ID=18079481
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04316659A Expired - Fee Related JP3142668B2 (ja) | 1992-10-31 | 1992-10-31 | 赤外線透過窓の封着方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3142668B2 (ja) |
-
1992
- 1992-10-31 JP JP04316659A patent/JP3142668B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06147971A (ja) | 1994-05-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |