JP4389394B2 - 焦電型赤外線検知素子及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、焦電型赤外線検知素子及びその製造方法に関し、詳しくは、例えば、人体検知などに用いられる焦電型赤外線検知素子の材料コストを抑え、ノイズ発生をなくし、量産性を高めようとする技術に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、焦電性材料は、温度変化に対して焦電気を発生することから赤外線の検知素子として使用される。特に、人体から放射される赤外線など小さいエネルギーを温度変化として捉えるためには、検知素子として赤外線に対する吸収率を高くするだけでなく、熱容量が小さい構造とする必要がある。
【０００３】
一般に、赤外線の検知部となる薄板や薄膜状の焦電性材料の表裏面には薄膜電極が形成され、更に、外部回路に接続するように配線が形成される。つまり、検知部だけでなくそれに続く回路部も焦電性材料を用いて素子を構成しているのであり、素子の歪みによる圧電気や検知部以外の箇所からの電流がノイズとして発生する要因となるばかりでなく、タンタル酸リチウム等の単結晶焦電性材料のように、高価な材料を検知部だけでなく回路基板としても用いていることになり、生産性も低くなるなどという問題があった。
【０００４】
また、表裏に電極があるために例えば表面実装のような構成を取ることができず、上部電極の接合のためにワイヤーボンディング配線等をおこなう必要があるものであった。
【０００５】
ところで、検知部に焦電性材料として薄膜を基材に形成するという必要部位のみに焦電性材料を用いる手法は、特にそれらを多数個並べることでアレイ状素子にする形態で多く用いられている。
【０００６】
しかし、薄型形成するために基材が必要であり、検知感度を向上するために基材を薄肉化する必要性が生じるなど製作が煩雑となるため、多くの場合、バルク（板あるいはフィルム状）の焦電性材料が用いられる。その一つの例として、特開平７−１７４６２１においては、焦電性材料に溝を切り樹脂を充填した後、溝と直交方向にスライスすることで、検知部が樹脂で囲まれた赤外線アレイセンサの製造方法を示している。
【０００７】
しかし、脆性の高い焦電性材料（特に、ＬｉＴａＯ3，ＬｉＮｂＯ3などの単結晶）は、深い溝加工を施す際に破損する可能性が高く、広い面積を持つ材料から多数個を取り出そうとするほど困難となる問題があり、また単一の分極方向の構成にしかできないという問題がある。
【０００８】
一方、焦電性材料の表裏に電極を必要とする素子であるが故に、外部回路を引き出すための配線方法が重要となる。一般には、焦電性材料そのものを配線して、導電性ペースト等で素子の接着と電気的導通を同時に取るような方法をとっている。しかし、焦電性の不必要な部位を配線のために使用しており、例えば、特開平６−１８６０８２のように、回路基板と接着することで、電気的接合をとる方法があげられるが、検知部以外にも焦電性材料を用いており、ノイズの発生源となる可能性があり、また厚み方向に分極したものには対応できないなど従来形状のものを貼着しただけでは問題がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、配線回路を形成した樹脂フィルムで焦電性材料を挟み込むことで、検知部のみに焦電性材料を用いた赤外線検知素子を生産性よく製作できるようにして、素子の材料コストを抑え、ノイズ発生をなくし、量産性を高められる焦電型赤外線検知素子及びその製造方法を提供することを課題とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１においては、板状の焦電性材料にて赤外線を検出する検出部１を形成し、検出部１の表裏面に薄膜電極３、３を形成し、樹脂フィルム２の表面に回路１３を形成し、検出部１の表裏に樹脂フィルム２、２を配設して樹脂フィルム２、２の回路１３、１３を薄膜電極３、３に電気的に接続して樹脂フィルム２、２間に検出部１を保持していることを特徴とするものである。このような構成によれば、回路１３は樹脂フィルム２に形成することで、焦電性材料（単結晶材料）の使用を少なくして材料コストを低減でき、熱伝導性の小さい樹脂フィルム２、２にて検出部１を保持することから、検出部１の熱伝導性を高め、検出部１の検出感度を高めることができ、樹脂フィルム２に複数の焦電性材料の検出部１…を搭載することで、量産化に好適となり、検出部１の配置の自由度を高め、画素を並べたような配置も可能となる。
【００１１】
請求項２においては、検出部１の表裏又は一方が露出する開口部４を樹脂フィルム２に形成していることを特徴とするものである。このような構成によれば、開口部４においては樹脂フィルム２が存在していなくて焦電性材料の検出部１における熱容量が小さくなり、検出部１におけるセンサ感度を向上させることができる。
【００１２】
請求項３においては、検出部１の周囲で薄膜電極３が存在しない樹脂フィルム２の箇所に開口部４を形成していることを特徴とするものである。このような構成によれば、開口部４があることから、焦電性材料の検出部１に入射された赤外線による熱が樹脂フィルム２を通じて拡散することを防止することができ、感度を向上させることができる。
【００１３】
請求項４においては、赤外線の入射側の樹脂フィルム２は、赤外線の吸収率において検出部１を形成している焦電性材料より高い材料にて構成していることを特徴とするものである。このような構成によれば、入射側の樹脂フィルム２において検出部１の焦電性材料よりも赤外線の吸収率を高めて充分に吸収することができ、焦電型赤外線検知素子Ａの外部構造体となる樹脂フィルム２によって感度を向上させることができる。
【００１４】
請求項５においては、樹脂フィルム２、２間の接着層５として接着シート６を用い、接着シート６に検出部１が配設される形状の孔７を形成し、孔７に検出部１を挿通して位置決めしていることを特徴とするものである。このような構成によれば、焦電性材料の検出部１を搭載する際に位置決めが容易となる。
【００１５】
請求項６においては、樹脂フィルム２の検出部１の搭載箇所に凸部８を形成し、凸部８において検出部１に接触するようにしていることを特徴とするものである。このような構成によれば、凸部８にて樹脂フィルム２に形成した回路１３を押圧して検出部１側の薄膜電極３に確実に接触させて電気的な接続を確実にすることができ、かつ、接続点が点接続になり熱抵抗を大きくできて検出感度を向上させることができる。
【００１６】
請求項７においては、樹脂フィルム２の凸部８に合致する凹部９を検出部１に形成していることを特徴とするものである。このような構成によれば、凸部８と凹部９の嵌合によって焦電性材料の検出部１の位置決めが容易となり、電気的接続の信頼性も向上させることができる。
【００１７】
請求項８においては、検出部１には、樹脂フィルム２における開口部４に合致する凹段部１０を形成していることを特徴とするものである。このような構成によれば、開口部４に凹段部１０を合致させることで検出部１の位置決めを容易におこなうことができ、樹脂フィルム２、２間に検出部１を挟み込むときにずれることがない。
【００１８】
請求項９においては、樹脂フィルム２に位置決めピン１１を設け、検出部１に位置決め孔１２を形成し、位置決めピン１１を位置決め孔１２に挿入していることを特徴とするものである。このような構成によれば、検出部１の位置決めをおこなうことができ、挟み込むときにずれることがない。
【００１９】
請求項１０においては、偶数個を対として検出部１、１を樹脂フィルム２、２間に分極方向を同じ向きにして並置し、対となる検出部１、１における分極方向が直列方向になるように並列接続する回路１３を樹脂フィルム２、２に形成し、樹脂フィルム２、２の端部に出力用電極１４、１４を設けていることを特徴とするものである。このような構成によれば、赤外線が入射する以外のノイズの発生に対する出力をキャンセルするための構造を容易に形成することができ、かつ、樹脂フィルム２、２の端部に出力用電極１４、１４を形成していることから、信号出力端子を二枚の樹脂フィルム２、２を端部で接続する形で設けることができ、更に、例えば、アレイ状素子などのように多数個並べた形態のものを容易に形成することができる。
【００２０】
請求項１１においては、偶数個を対として検出部１、１を樹脂フィルム２、２間に分極方向を逆向きにして並置し、対となる検出部１、１における分極方向が直列方向になるように並列接続する回路１３を樹脂フィルム２、２に形成していることを特徴とするものである。このような構成によれば、赤外線が入射する以外のノイズの発生に対する出力をキャンセルするための構造を容易に形成することができ、かつ、樹脂フィルム２側の回路１３のパターンを単純化でき、出力端子構造を簡素化できる。
【００２１】
請求項１２においては、板状の焦電性材料にて赤外線を検出する検出部１を形成し、検出部１の表裏面に薄膜電極３、３を形成し、樹脂フィルム２の表面に回路１３を形成し、検出部１の表裏に樹脂フィルム２、２を配設して樹脂フィルム２、２の回路１３、１３を薄膜電極３、３に電気的に接続して樹脂フィルム２、２間に検出部１を保持した焦電型赤外線検知素子の製造方法であって、検出部１の表又は裏あるいは両面を露出させる開口部４を樹脂フィルム２にレーザ加工にて形成していることを特徴とするものである。このような構成によれば、二枚の樹脂フィルム２、２の間に焦電性材料の検出部１を挟み込んだ後、任意の箇所に開口部４を形成することができ、検出部１の配置に対して精度良く開口部４を形成することができる。
【００２２】
請求項１３においては、板状の焦電性材料にて赤外線を検出する検出部１を形成し、検出部１の表裏面に薄膜電極３、３を形成し、樹脂フィルム２の表面に回路１３を形成し、検出部１の表裏に樹脂フィルム２、２を配設して樹脂フィルム２、２の回路１３、１３を薄膜電極３、３に電気的に接続して樹脂フィルム２、２間に検出部１を保持した焦電型赤外線検知素子の製造方法であって、検出部１の周囲で薄膜電極３が存在しない樹脂フィルム２の箇所に開口部４をレーザにて形成していることを特徴とするものである。このような構成によれば、二枚の樹脂フィルム２、２の間に焦電性材料の検出部１を挟み込んだ後、任意の箇所に開口部４を形成することができ、検出部１の配置に対して精度良く開口部４を形成することができる。
【００２３】
請求項１４においては、板状の焦電性材料にて赤外線を検出する検出部１を形成し、検出部１の表裏面に薄膜電極３、３を形成し、樹脂フィルム２の表面に回路１３を形成し、検出部１の表裏に樹脂フィルム２、２を配設して樹脂フィルム２、２の回路１３、１３を薄膜電極３、３に電気的に接続して樹脂フィルム２、２間に検出部１を保持した焦電型赤外線検知素子の製造方法であって、二枚の樹脂フィルム２、２間に樹脂フィルム２よりも軟化温度が低い樹脂製の接着層５を介装し、加熱加圧することで二枚の樹脂フィルム２、２を固着するとともに検出部１を樹脂フィルム２に固定することを特徴とするものである。このような構成によれば、検出部１の固定と、検出部１の薄膜電極２と樹脂フィルム２の回路１３との電気的接続を同時におこなうことができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図１（ａ）は正断面図、同図（ｂ）は側断面図である。図２（ａ）は概略分解斜視図、同図（ｂ）は上側の樹脂フィルムの概略底面図、同図（ｃ）は下側の樹脂フィルムの概略平面図である。
【００２５】
本発明の焦電型赤外線検知素子Ａは、板状の焦電性材料にて赤外線を検出する検出部１を形成し、検出部１の表裏面に薄膜電極３、３を形成し、樹脂フィルム２の表面に回路１３を形成し、検出部１の表裏に樹脂フィルム２、２を配設して樹脂フィルム２、２の回路１３、１３を薄膜電極３、３に電気的に接続して樹脂フィルム２、２間に検出部１を保持しているものである。以下、詳述する。
【００２６】
焦電性材料としては、ＬｉＴａＯ3単結晶を用い、厚さ６０μｍにスライスおよび研磨をしてウェハ状の基板を得る。分極方向は厚み方向になされている。焦電性材料ウェハの両面に、薄膜電極３となるＮｉＣｒを真空蒸着により厚さ３０ｍｍに形成した後、ダイシングにより１００μｍ角の焦電性材料のチップを得る。焦電性材料のチップ形状化としては、レジストを貼付けた後、サンドブラスト処理によるものでもよい。
【００２７】
樹脂フィルム２は、ポリイミドの厚さ３０μｍのシート状で一枚のシートに複数個の素子が搭載できる大きさが望ましい。焦電性材料を搭載する箇所に外部回路に接続できるようなパターン化された回路１３をＣｕメッキなどにより作製する。必要に応じて、さらにＮｉメッキあるいはＡｕメッキをおこない、また搭載部に凸状の突起が残るようなバンプメッキを施してもよい。場合によっては、この段階でフィルムの所定箇所に開口部４を抜き加工、レーザ加工などで開口部４を形成してもよい。
【００２８】
樹脂フィルム２のシートに接着層５となる接着剤を素子搭載部には着かないように、印刷などの方法により塗布する。回路１３によっては必要に応じて絶縁性を有する接着層５とする方が望ましい。接着層５としては、シート状の接着剤を用いてもよい。
【００２９】
下側の樹脂フィルム２となる素子搭載部に焦電性材料の素子を配設し、さらに上側の樹脂フィルム２を回路１３を基準とした位置に合わせて載せて貼り合わせる。
【００３０】
代表的材料としては、以下のものがある。
【００３１】
【００３２】
このように請求項１の発明においては、図１及び図２に示すように、回路１３は樹脂フィルム２に形成することから、焦電性材料側に出力取り出し用の回路を形成しなくてもよく、焦電性材料（単結晶材料）の使用を少なくして材料コストを低減できるものである。更に、熱伝導性の小さい上下の樹脂フィルム２、２にて焦電性材料の検出部１を保持することから、検出部１の熱伝導性を高め、検出部１の検出感度を高めることができるのである。しかも、樹脂フィルム２に複数の焦電性材料の検出部１…を搭載することで、量産化に好適となり、検出部１の配置の自由度を高め、画素を並べたような配置も可能となるものである。
【００３３】
図３は他の実施の形態を示し、但し、本実施の形態の基本構成は上記実施の形態と共通であり、共通する部分には同一の符号を付して説明は省略する。
【００３４】
本実施の形態においては、検出部１の表裏又は一方が露出する開口部４を樹脂フィルム２に形成している。
【００３５】
本実施の形態においては、開口部４においては樹脂フィルム２が存在していなくて焦電性材料の検出部１における熱容量が小さくなり、検出部１におけるセンサ感度を向上させることができるものである。
【００３６】
図４は更に他の実施の形態を示し、但し、本実施の形態の基本構成は上記実施の形態と共通であり、共通する部分には同一の符号を付して説明は省略する。
【００３７】
本実施の形態においては、検出部１の周囲で薄膜電極３が存在しない樹脂フィルム２の箇所に開口部４を形成したものである。
【００３８】
本実施の形態においては、開口部４があることから、焦電性材料の検出部１に入射された赤外線による熱が樹脂フィルム２を通じて拡散することを防止することができ、感度を向上させることができるものである。
【００３９】
図５は更に他の実施の形態を示し、但し、本実施の形態の基本構成は上記実施の形態と共通であり、共通する部分には同一の符号を付して説明は省略する。
【００４０】
本実施の形態においては、赤外線の入射側の樹脂フィルム２は、赤外線の吸収率において検出部１を形成している焦電性材料より高い材料にて構成しているものである。
【００４１】
このような樹脂フィルム２の具体例としては、カーボン・硫化銅等の無機系赤外線吸収材料を含有したもの。樹脂の構成分子の分子振動が８〜１０μｍの波長に対して共振する有機系吸収材料のもの。表面に光学多層膜を形成することで光学的に反射を抑制したもの等がある。
【００４２】
このような構成によれば、入射側の樹脂フィルム２において検出部１の焦電性材料よりも赤外線の吸収率を高めて充分に赤外線を吸収することができ、焦電型赤外線検知素子Ａの外部構造体となる樹脂フィルム２によって感度を向上させることができるのである。
【００４３】
図６は更に他の実施の形態を示し、但し、本実施の形態の基本構成は上記実施の形態と共通であり、共通する部分には同一の符号を付して説明は省略する。
【００４４】
本実施の形態においては、樹脂フィルム２、２間の接着層５として接着シート６を用い、接着シート６に検出部１が配設される形状の孔７を形成し、孔７に検出部１を挿通して位置決めするものである。具体的には、接着シート６に焦電性材料の検出部１の形状に合わせて穴加工をおこなったものを使用する。穴加工に際しては、焦電性材料の検出部１との接点ができるだけ小さい面積となるのが好ましい。樹脂フィルム２に形成された回路１３と接着シート６の孔７との位置合わせは、接着シート６に位置決めマークを形成しておき、張り合わせ時に合わせるようにする。
【００４５】
本実施の形態においては、焦電性材料の検出部１を搭載する際に、接着シート６に形成した孔７に検出部１を挿入して一部が当接させることで検出部１の位置決めが容易となるものである。
【００４６】
図７は更に他の実施の形態を示し、但し、本実施の形態の基本構成は上記実施の形態と共通であり、共通する部分には同一の符号を付して説明は省略する。
【００４７】
本実施の形態においては、樹脂フィルム２の検出部１の搭載箇所に凸部８を形成し、凸部８において検出部１に接触するようにしているものである。
【００４８】
凸部８は、検出部１の搭載箇所の回路１３に相当する位置、又は、検出部１の搭載箇所の回路１３とは外れる位置に形成している。凸部８の形成は、予め樹脂フィルム２をプレス成形したり、回路１３においては、同図（ｃ）に示すように、バンプメッキ１５を施す。
【００４９】
このような構成によれば、凸部８にて樹脂フィルム２に形成した回路１３を押圧して検出部１側の薄膜電極３に確実に接触させて電気的な接続を確実にすることができるのであり、又、接続点が点接続になり熱抵抗を大きくできて検出感度を向上させることができるのである。
【００５０】
図８は更に他の実施の形態を示し、但し、本実施の形態の基本構成は上記実施の形態と共通であり、共通する部分には同一の符号を付して説明は省略する。
【００５１】
本実施の形態においては、樹脂フィルム２の凸部８に合致する凹部９を検出部１に形成しているものである。凹部９は、例えば、サンドブラスト処理により穴加工をおこなうことで形成することができる。
【００５２】
このような構成によれば、凸部８と凹部９の嵌合によって焦電性材料の検出部１の位置決めが容易となり、電気的接続の信頼性も向上させることができるものである。
【００５３】
図９は更に他の実施の形態を示し、但し、本実施の形態の基本構成は上記実施の形態と共通であり、共通する部分には同一の符号を付して説明は省略する。
【００５４】
本実施の形態においては、焦電性材料にて形成している検出部１には、樹脂フィルム２における開口部４に合致する凹段部１０を形成しているものである。凹段部１０の形成は、例えば、サンドブラスト処理でおこなう。
【００５５】
このような構成によれば、開口部４に凹段部１０を合致させることで検出部１の位置決めを容易におこなうことができ、樹脂フィルム２、２間に検出部１を挟み込むときにずれることがないものである。
【００５６】
図１０は更に他の実施の形態を示し、但し、本実施の形態の基本構成は上記実施の形態と共通であり、共通する部分には同一の符号を付して説明は省略する。
【００５７】
本実施の形態においては、樹脂フィルム２に位置決めピン１１を設け、検出部１に位置決め孔１２を形成し、位置決めピン１１を位置決め孔１２に挿入しているものである。位置決め孔１２の形成は、例えば、サンドブラスト処理でおこなう。この場合、位置決めピン１１を形成していない側の樹脂フィルム２にも位置決め孔１２ａを形成して上下の樹脂フィルム２、２の位置合わせに用いるようにしてもよい。
【００５８】
このような構成によれば、位置決めピン１１を位置決め孔１２に挿入することで、検出部１の位置決めをおこなうことができ、挟み込むときにずれることがない。
【００５９】
図１１は更に他の実施の形態を示し、但し、本実施の形態の基本構成は上記実施の形態と共通であり、共通する部分には同一の符号を付して説明は省略する。
【００６０】
本実施の形態においては、偶数個を対として焦電性材料の検出部１、１を樹脂フィルム２、２間に分極方向を矢印で示すように同じ向きにして並置し、対となる検出部１、１における分極方向が直列方向になるように並列接続する回路１３を樹脂フィルム２、２に形成し、樹脂フィルム２、２の端部に出力用電極１４、１４を設けているものである。
【００６１】
即ち、図１１（ｄ）に示すように、焦電性材料から形成した検出部１、１の分極方向を同じにして上下の樹脂フィルム２、２間に介装するのであり、この場合、上側の樹脂フィルム２には同図（ｂ）に示すように、又、下側の樹脂フィルム２には同図（ｃ）に示すような回路１３が形成されているのであり、対となる検出部１、１は分極方向が直列方向になるように並列接続されるのである。
【００６２】
上下の樹脂フィルム２、２の外端部には各々導出用端子部１６…が形成され、これら上下の導出用端子部１６、１６間に出力電極１４となる導電性板１７、１７を検出部１、１の挟み込みと同時に介装しておく。この場合、同図（ｄ）に示すように、上下の導出用端子部１６、１６間に導電性ペースト１８、１８が充填されて上下の導出用端子部１６、１６の電気的接続が良好になされている。
【００６３】
このような構成によれば、赤外線が入射する以外のノイズの発生に対する出力をキャンセルするための構造を容易に形成することができ、かつ、樹脂フィルム２、２の端部に出力用電極１４、１４を形成していることから、信号出力端子を二枚の樹脂フィルム２、２を端部で接続する形で設けることができ、更に、例えば、アレイ状素子などのように多数個並べた形態のものを容易に形成することができる。
【００６４】
即ち、図１１（ｅ）に示す比較例のように、矢印で示す焦電性材料の分極方向となるように配線することで、耐ノイズ性の焦電型赤外線検知素子Ａａを形成していたが、かかる比較例においては、焦電性材料上にそのための配線回路を形成していたのであるが、本実施の形態においては、上述のように、樹脂フィルム２、２においてそのための回路１３、１３を形成することで、耐ノイズ性の焦電型赤外線検知素子Ａの形成が容易になるものである。
【００６５】
図１２は更に他の実施の形態を示し、但し、本実施の形態の基本構成は上記実施の形態と共通であり、共通する部分には同一の符号を付して説明は省略する。
【００６６】
本実施の形態においては、偶数個を対として焦電性材料の検出部１、１を樹脂フィルム２、２間に分極方向を矢印で示すように逆向きにして並置し、対となる検出部１、１における分極方向が直列方向になるように並列接続する回路１３を樹脂フィルム２、２に形成したものである。
【００６７】
即ち、図１２（ａ）に示すように、焦電性材料から形成した検出部１、１の分極方向を矢印で示すように同じにして上下の樹脂フィルム２、２間に介装するのであり、この場合、上側の樹脂フィルム２には同図（ｂ）に示すように、又、下側の樹脂フィルム２には同図（ｃ）に示すような回路１３が形成されているのであり、対となる検出部１、１は分極方向が直列方向になるように並列接続されるのである。
【００６８】
このような構成によれば、赤外線が入射する以外のノイズの発生に対する出力をキャンセルするための構造を容易に形成することができ、かつ、樹脂フィルム２側の回路１３のパターンを単純化でき、出力端子構造を簡素化できるのである。
【００６９】
ところで、図３及び図４に示すように、樹脂フィルム２、２に開口部４、４を形成するのに、レーザにておこなっているものである。
【００７０】
即ち、図３に示すように、検出部１の表又は裏あるいは両面を露出させる開口部４を樹脂フィルム２にレーザ加工にて形成していることから、二枚の樹脂フィルム２、２の間に焦電性材料の検出部１を挟み込んだ後、任意の箇所に開口部４を形成することができ、検出部１の配置に対して精度良く開口部４を形成することができるものである。
【００７１】
図１３は他の実施の形態を示し、但し、本実施の形態の基本構成は上記実施の形態と共通であり、共通する部分には同一の符号を付して説明は省略する。
【００７２】
本実施の形態においては、図４及び図１３に示すように、検出部１の周囲で薄膜電極３が存在しない樹脂フィルム２の箇所に開口部４をレーザにて形成していることから、二枚の樹脂フィルム２、２の間に焦電性材料の検出部１を挟み込んだ後、任意の箇所に開口部４を形成することができ、検出部１の配置に対して精度良く開口部４を形成することができるものである。
【００７３】
このように、レーザにて開口部４を形成するのに際して、樹脂フィルム２がポリイミドフィルムの場合、ＣＯ2レーザにて、５．６Ｗ、１００Ｈｚにて２〜５ショットで貫通孔の開口部４を形成するものである。
【００７４】
図１３において、検出部１の上の樹脂フィルム２の除去に際して、レーザーエネルギーや繰り返し数を低減することでも可能であるが、エキシマレーザなど短波長のレーザを用いることで、熱加工だけでなく結合基を切ることでより確実な除去が可能となる。また、焦電性材料上に形成した金属用薄膜はレーザの吸収率が樹脂フィルム２より小さいためレーザ加工のストップ層として作用させることも可能である。
【００７５】
図１４は更に他の実施の形態を示し、但し、本実施の形態の基本構成は上記実施の形態と共通であり、共通する部分には同一の符号を付して説明は省略する。
【００７６】
本実施の形態においては、二枚の樹脂フィルム２、２間に樹脂フィルム２よりも軟化温度が低い樹脂製の接着層５を介装し、加熱加圧することで二枚の樹脂フィルム２、２を固着するとともに検出部１を樹脂フィルム２に固定するものである。
【００７７】
即ち、樹脂フィルム２の上に焦電性材料の検出部１…を整列して配置し、接着層５を塗布、又は加熱により軟化し冷却することで接着することができる接着シート６を樹脂フィルム２、２間に挿入することで、樹脂フィルム２に形成された回路１３、１３同士の電気的絶縁を図る。又、焦電性材料の検出部１を樹脂フィルム２、２に挟み込んだ状態で、例えば、加熱ローラー１９によって熱圧着することで、焦電性材料の検出部１の表面の電極と樹脂フィルム２の回路１３の電気的接続までを一度に同時におこなう。
【００７８】
このような構成によれば、検出部１の固定と、検出部１の薄膜電極２と樹脂フィルム２の回路１３との電気的接続を同時におこなうことができるものである。
【００７９】
【発明の効果】
請求項１においては、板状の焦電性材料にて赤外線を検出する検出部を形成し、検出部の表裏面に薄膜電極を形成し、樹脂フィルムの表面に回路を形成し、検出部の表裏に樹脂フィルムを配設して樹脂フィルムの回路を薄膜電極に電気的に接続して樹脂フィルム間に検出部を保持しているから、回路は樹脂フィルムに形成することで、焦電性材料（単結晶材料）の使用を少なくして材料コストを低減でき、熱伝導性の小さい樹脂フィルムにて検出部を保持することから、検出部の熱伝導性を高め、検出部の検出感度を高めることができ、樹脂フィルムに複数の焦電性材料の検出部を搭載することで、量産化に好適となり、検出部の配置の自由度を高め、画素を並べたような配置も可能となるなどという利点がある。
【００８０】
請求項２においては、請求項１の構成に加えて、検出部の表裏又は一方が露出する開口部を樹脂フィルムに形成しているから、請求項１の効果に加えて、開口部においては樹脂フィルムが存在していなくて焦電性材料の検出部における熱容量が小さくなり、検出部におけるセンサ感度を向上させることができるという利点がある。
【００８１】
請求項３においては、請求項１の構成に加えて、検出部の周囲で薄膜電極が存在しない樹脂フィルムの箇所に開口部を形成しているから、請求項１の効果に加えて、開口部があることから、焦電性材料の検出部に入射された赤外線による熱が樹脂フィルムを通じて拡散することを防止することができ、感度を向上させることができるという利点がある。
【００８２】
請求項４においては、請求項１の構成に加えて、赤外線の入射側の樹脂フィルムは、赤外線の吸収率において検出部を形成している焦電性材料より高い材料にて構成しているから、請求項１の効果に加えて、入射側の樹脂フィルムにおいて検出部の焦電性材料よりも赤外線の吸収率を高めて充分に吸収することができ、焦電型赤外線検知素子の外部構造体となる樹脂フィルムによって感度を向上させることができるという利点がある。
【００８３】
請求項５においては、請求項１の構成に加えて、樹脂フィルム間の接着層として接着シートを用い、接着シートに検出部が配設される形状の孔を形成し、孔に検出部を挿通して位置決めしているから、請求項１の効果に加えて、焦電性材料の検出部を搭載する際に位置決めが容易となるという利点がある。
【００８４】
請求項６においては、請求項１の構成に加えて、樹脂フィルムの検出部の搭載箇所に凸部を形成し、凸部において検出部に接触するようにしているから、請求項１の効果に加えて、凸部にて樹脂フィルムに形成した回路を押圧して検出部側の薄膜電極に確実に接触させて電気的な接続を確実にすることができ、かつ、接続点が点接続になり熱抵抗を大きくできて検出感度を向上させることができるという利点がある。
【００８５】
請求項７においては、請求項６の構成に加えて、樹脂フィルムの凸部に合致する凹部を検出部に形成しているから、請求項６の効果に加えて、凸部と凹部の嵌合によって焦電性材料の検出部の位置決めが容易となり、電気的接続の信頼性も向上させることができるという利点がある。
【００８６】
請求項８においては、請求項２の構成に加えて、検出部には、樹脂フィルムにおける開口部に合致する凹段部を形成しているから、請求項２の効果に加えて、開口部に凹段部を合致させることで検出部の位置決めを容易におこなうことができ、樹脂フィルム間に検出部を挟み込むときにずれることがないという利点がある。
【００８７】
請求項９においては、請求項１の構成に加えて、樹脂フィルムに位置決めピンを設け、検出部に位置決め孔を形成し、位置決めピンを位置決め孔に挿入しているから、請求項１の効果に加えて、検出部の位置決めをおこなうことができ、挟み込むときにずれることがないという利点がある。
【００８８】
請求項１０においては、請求項１乃至９のいずれかに記載の構成に加えて、偶数個を対として検出部を樹脂フィルム間に分極方向を同じ向きにして並置し、対となる検出部における分極方向が直列方向になるように並列接続する回路を樹脂フィルムに形成し、樹脂フィルムの端部に出力用電極を設けているから、請求項１乃至９のいずれかに記載の効果に加えて、赤外線が入射する以外のノイズの発生に対する出力をキャンセルするための構造を容易に形成することができ、かつ、樹脂フィルムの端部に出力用電極を形成していることから、信号出力端子を二枚の樹脂フィルムを端部で接続する形で設けることができ、更に、例えば、アレイ状素子などのように多数個並べた形態のものを容易に形成することができるという利点がある。
【００８９】
請求項１１においては、請求項１乃至９のいずれかに記載の構成に加えて、偶数個を対として検出部を樹脂フィルム間に分極方向を逆向きにして並置し、対となる検出部における分極方向が直列方向になるように並列接続する回路を樹脂フィルムに形成しているから、請求項１乃至９のいずれかに記載の効果に加えて、赤外線が入射する以外のノイズの発生に対する出力をキャンセルするための構造を容易に形成することができ、かつ、樹脂フィルム側の回路のパターンを単純化でき、出力端子構造を簡素化できるという利点がある。
【００９０】
請求項１２においては、板状の焦電性材料にて赤外線を検出する検出部を形成し、検出部の表裏面に薄膜電極を形成し、樹脂フィルムの表面に回路を形成し、検出部の表裏に樹脂フィルムを配設して樹脂フィルムの回路を薄膜電極に電気的に接続して樹脂フィルム間に検出部を保持した焦電型赤外線検知素子の製造方法であって、検出部の表又は裏あるいは両面を露出させる開口部を樹脂フィルムにレーザ加工にて形成しているから、二枚の樹脂フィルムの間に焦電性材料の検出部を挟み込んだ後、任意の箇所に開口部を形成することができ、検出部の配置に対して精度良く開口部を形成することができるという利点がある。
【００９１】
請求項１３においては、板状の焦電性材料にて赤外線を検出する検出部を形成し、検出部の表裏面に薄膜電極を形成し、樹脂フィルムの表面に回路を形成し、検出部の表裏に樹脂フィルムを配設して樹脂フィルムの回路を薄膜電極に電気的に接続して樹脂フィルム間に検出部を保持した焦電型赤外線検知素子の製造方法であって、検出部の周囲で薄膜電極が存在しない樹脂フィルムの箇所に開口部をレーザにて形成しているから、二枚の樹脂フィルムの間に焦電性材料の検出部を挟み込んだ後、任意の箇所に開口部を形成することができ、検出部の配置に対して精度良く開口部を形成することができるという利点がある。
【００９２】
請求項１４においては、板状の焦電性材料にて赤外線を検出する検出部を形成し、検出部の表裏面に薄膜電極を形成し、樹脂フィルムの表面に回路を形成し、検出部の表裏に樹脂フィルムを配設して樹脂フィルムの回路を薄膜電極に電気的に接続して樹脂フィルム間に検出部を保持した焦電型赤外線検知素子の製造方法であって、二枚の樹脂フィルム間に樹脂フィルムよりも軟化温度が低い樹脂製の接着層を介装し、加熱加圧することで二枚の樹脂フィルムを固着するとともに検出部を樹脂フィルムに固定するから、検出部の固定と、検出部の薄膜電極と樹脂フィルムの回路との電気的接続を同時におこなうことができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態を示し、（ａ）は正断面図、（ｂ）は側断面図である。
【図２】（ａ）は概略分解斜視図、（ｂ）は上側の樹脂フィルムの概略底面図、（ｃ）は下側の樹脂フィルムの概略平面図である。
【図３】（ａ）は他の実施の形態の概略斜視図、（ｂ）（ｃ）は作用を説明する概略断面図である。
【図４】（ａ）は更に他の実施の形態の概略斜視図、（ｂ）は概略断面図である。
【図５】同上の更に他の実施の形態の概略断面図である。
【図６】（ａ）は同上の更に他の実施の形態の概略断面図、（ｂ）（ｃ）は概略平断面図である。
【図７】（ａ）は同上の更に他の実施の形態の概略断面図、（ｂ）は樹脂フィルムの概略斜視図、（ｃ）は回路の概略斜視図、（ｄ）は概略分解斜視図である。
【図８】（ａ）は同上の更に他の実施の形態の概略断面図、（ｂ）は樹脂フィルムの概略斜視図である。
【図９】（ａ）は同上の更に他の実施の形態の概略断面図、（ｂ）は検出部の概略斜視図である。
【図１０】同上の更に他の実施の形態の概略分解斜視図である。
【図１１】（ａ）は同上の更に他の実施の形態の概略断面図、（ｂ）は上側の樹脂フィルムの底面図、（ｃ）は下側の樹脂フィルムの平面図、（ｄ）は生産途中の概略断面図、（ｅ）は比較例の説明図である。
【図１２】（ａ）は同上の更に他の実施の形態の概略断面図、（ｂ）は上側の樹脂フィルムの底面図、（ｃ）は下側の樹脂フィルムの平面図である。
【図１３】同上の更に他の実施の形態の製造方法を示す説明図である。
【図１４】同上の更に他の実施の形態の製造方法を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 検出部
２ 樹脂フィルム
３ 薄膜電極
１３ 回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、焦電型赤外線検知素子及びその製造方法に関し、詳しくは、例えば、人体検知などに用いられる焦電型赤外線検知素子の材料コストを抑え、ノイズ発生をなくし、量産性を高めようとする技術に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、焦電性材料は、温度変化に対して焦電気を発生することから赤外線の検知素子として使用される。特に、人体から放射される赤外線など小さいエネルギーを温度変化として捉えるためには、検知素子として赤外線に対する吸収率を高くするだけでなく、熱容量が小さい構造とする必要がある。
【０００３】
一般に、赤外線の検知部となる薄板や薄膜状の焦電性材料の表裏面には薄膜電極が形成され、更に、外部回路に接続するように配線が形成される。つまり、検知部だけでなくそれに続く回路部も焦電性材料を用いて素子を構成しているのであり、素子の歪みによる圧電気や検知部以外の箇所からの電流がノイズとして発生する要因となるばかりでなく、タンタル酸リチウム等の単結晶焦電性材料のように、高価な材料を検知部だけでなく回路基板としても用いていることになり、生産性も低くなるなどという問題があった。
【０００４】
また、表裏に電極があるために例えば表面実装のような構成を取ることができず、上部電極の接合のためにワイヤーボンディング配線等をおこなう必要があるものであった。
【０００５】
ところで、検知部に焦電性材料として薄膜を基材に形成するという必要部位のみに焦電性材料を用いる手法は、特にそれらを多数個並べることでアレイ状素子にする形態で多く用いられている。
【０００６】
しかし、薄型形成するために基材が必要であり、検知感度を向上するために基材を薄肉化する必要性が生じるなど製作が煩雑となるため、多くの場合、バルク（板あるいはフィルム状）の焦電性材料が用いられる。その一つの例として、特開平７−１７４６２１においては、焦電性材料に溝を切り樹脂を充填した後、溝と直交方向にスライスすることで、検知部が樹脂で囲まれた赤外線アレイセンサの製造方法を示している。
【０００７】
しかし、脆性の高い焦電性材料（特に、ＬｉＴａＯ3，ＬｉＮｂＯ3などの単結晶）は、深い溝加工を施す際に破損する可能性が高く、広い面積を持つ材料から多数個を取り出そうとするほど困難となる問題があり、また単一の分極方向の構成にしかできないという問題がある。
【０００８】
一方、焦電性材料の表裏に電極を必要とする素子であるが故に、外部回路を引き出すための配線方法が重要となる。一般には、焦電性材料そのものを配線して、導電性ペースト等で素子の接着と電気的導通を同時に取るような方法をとっている。しかし、焦電性の不必要な部位を配線のために使用しており、例えば、特開平６−１８６０８２のように、回路基板と接着することで、電気的接合をとる方法があげられるが、検知部以外にも焦電性材料を用いており、ノイズの発生源となる可能性があり、また厚み方向に分極したものには対応できないなど従来形状のものを貼着しただけでは問題がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、配線回路を形成した樹脂フィルムで焦電性材料を挟み込むことで、検知部のみに焦電性材料を用いた赤外線検知素子を生産性よく製作できるようにして、素子の材料コストを抑え、ノイズ発生をなくし、量産性を高められる焦電型赤外線検知素子及びその製造方法を提供することを課題とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１においては、板状の焦電性材料にて赤外線を検出する検出部１を形成し、検出部１の表裏面に薄膜電極３、３を形成し、樹脂フィルム２の表面に回路１３を形成し、検出部１の表裏に樹脂フィルム２、２を配設して樹脂フィルム２、２の回路１３、１３を薄膜電極３、３に電気的に接続して樹脂フィルム２、２間に検出部１を保持していることを特徴とするものである。このような構成によれば、回路１３は樹脂フィルム２に形成することで、焦電性材料（単結晶材料）の使用を少なくして材料コストを低減でき、熱伝導性の小さい樹脂フィルム２、２にて検出部１を保持することから、検出部１の熱伝導性を高め、検出部１の検出感度を高めることができ、樹脂フィルム２に複数の焦電性材料の検出部１…を搭載することで、量産化に好適となり、検出部１の配置の自由度を高め、画素を並べたような配置も可能となる。
【００１１】
請求項２においては、検出部１の表裏又は一方が露出する開口部４を樹脂フィルム２に形成していることを特徴とするものである。このような構成によれば、開口部４においては樹脂フィルム２が存在していなくて焦電性材料の検出部１における熱容量が小さくなり、検出部１におけるセンサ感度を向上させることができる。
【００１２】
請求項３においては、検出部１の周囲で薄膜電極３が存在しない樹脂フィルム２の箇所に開口部４を形成していることを特徴とするものである。このような構成によれば、開口部４があることから、焦電性材料の検出部１に入射された赤外線による熱が樹脂フィルム２を通じて拡散することを防止することができ、感度を向上させることができる。
【００１３】
請求項４においては、赤外線の入射側の樹脂フィルム２は、赤外線の吸収率において検出部１を形成している焦電性材料より高い材料にて構成していることを特徴とするものである。このような構成によれば、入射側の樹脂フィルム２において検出部１の焦電性材料よりも赤外線の吸収率を高めて充分に吸収することができ、焦電型赤外線検知素子Ａの外部構造体となる樹脂フィルム２によって感度を向上させることができる。
【００１４】
請求項５においては、樹脂フィルム２、２間の接着層５として接着シート６を用い、接着シート６に検出部１が配設される形状の孔７を形成し、孔７に検出部１を挿通して位置決めしていることを特徴とするものである。このような構成によれば、焦電性材料の検出部１を搭載する際に位置決めが容易となる。
【００１５】
請求項６においては、樹脂フィルム２の検出部１の搭載箇所に凸部８を形成し、凸部８において検出部１に接触するようにしていることを特徴とするものである。このような構成によれば、凸部８にて樹脂フィルム２に形成した回路１３を押圧して検出部１側の薄膜電極３に確実に接触させて電気的な接続を確実にすることができ、かつ、接続点が点接続になり熱抵抗を大きくできて検出感度を向上させることができる。
【００１６】
請求項７においては、樹脂フィルム２の凸部８に合致する凹部９を検出部１に形成していることを特徴とするものである。このような構成によれば、凸部８と凹部９の嵌合によって焦電性材料の検出部１の位置決めが容易となり、電気的接続の信頼性も向上させることができる。
【００１７】
請求項８においては、検出部１には、樹脂フィルム２における開口部４に合致する凹段部１０を形成していることを特徴とするものである。このような構成によれば、開口部４に凹段部１０を合致させることで検出部１の位置決めを容易におこなうことができ、樹脂フィルム２、２間に検出部１を挟み込むときにずれることがない。
【００１８】
請求項９においては、樹脂フィルム２に位置決めピン１１を設け、検出部１に位置決め孔１２を形成し、位置決めピン１１を位置決め孔１２に挿入していることを特徴とするものである。このような構成によれば、検出部１の位置決めをおこなうことができ、挟み込むときにずれることがない。
【００１９】
請求項１０においては、偶数個を対として検出部１、１を樹脂フィルム２、２間に分極方向を同じ向きにして並置し、対となる検出部１、１における分極方向が直列方向になるように並列接続する回路１３を樹脂フィルム２、２に形成し、樹脂フィルム２、２の端部に出力用電極１４、１４を設けていることを特徴とするものである。このような構成によれば、赤外線が入射する以外のノイズの発生に対する出力をキャンセルするための構造を容易に形成することができ、かつ、樹脂フィルム２、２の端部に出力用電極１４、１４を形成していることから、信号出力端子を二枚の樹脂フィルム２、２を端部で接続する形で設けることができ、更に、例えば、アレイ状素子などのように多数個並べた形態のものを容易に形成することができる。
【００２０】
請求項１１においては、偶数個を対として検出部１、１を樹脂フィルム２、２間に分極方向を逆向きにして並置し、対となる検出部１、１における分極方向が直列方向になるように並列接続する回路１３を樹脂フィルム２、２に形成していることを特徴とするものである。このような構成によれば、赤外線が入射する以外のノイズの発生に対する出力をキャンセルするための構造を容易に形成することができ、かつ、樹脂フィルム２側の回路１３のパターンを単純化でき、出力端子構造を簡素化できる。
【００２１】
請求項１２においては、板状の焦電性材料にて赤外線を検出する検出部１を形成し、検出部１の表裏面に薄膜電極３、３を形成し、樹脂フィルム２の表面に回路１３を形成し、検出部１の表裏に樹脂フィルム２、２を配設して樹脂フィルム２、２の回路１３、１３を薄膜電極３、３に電気的に接続して樹脂フィルム２、２間に検出部１を保持した焦電型赤外線検知素子の製造方法であって、検出部１の表又は裏あるいは両面を露出させる開口部４を樹脂フィルム２にレーザ加工にて形成していることを特徴とするものである。このような構成によれば、二枚の樹脂フィルム２、２の間に焦電性材料の検出部１を挟み込んだ後、任意の箇所に開口部４を形成することができ、検出部１の配置に対して精度良く開口部４を形成することができる。
【００２２】
請求項１３においては、板状の焦電性材料にて赤外線を検出する検出部１を形成し、検出部１の表裏面に薄膜電極３、３を形成し、樹脂フィルム２の表面に回路１３を形成し、検出部１の表裏に樹脂フィルム２、２を配設して樹脂フィルム２、２の回路１３、１３を薄膜電極３、３に電気的に接続して樹脂フィルム２、２間に検出部１を保持した焦電型赤外線検知素子の製造方法であって、検出部１の周囲で薄膜電極３が存在しない樹脂フィルム２の箇所に開口部４をレーザにて形成していることを特徴とするものである。このような構成によれば、二枚の樹脂フィルム２、２の間に焦電性材料の検出部１を挟み込んだ後、任意の箇所に開口部４を形成することができ、検出部１の配置に対して精度良く開口部４を形成することができる。
【００２３】
請求項１４においては、板状の焦電性材料にて赤外線を検出する検出部１を形成し、検出部１の表裏面に薄膜電極３、３を形成し、樹脂フィルム２の表面に回路１３を形成し、検出部１の表裏に樹脂フィルム２、２を配設して樹脂フィルム２、２の回路１３、１３を薄膜電極３、３に電気的に接続して樹脂フィルム２、２間に検出部１を保持した焦電型赤外線検知素子の製造方法であって、二枚の樹脂フィルム２、２間に樹脂フィルム２よりも軟化温度が低い樹脂製の接着層５を介装し、加熱加圧することで二枚の樹脂フィルム２、２を固着するとともに検出部１を樹脂フィルム２に固定することを特徴とするものである。このような構成によれば、検出部１の固定と、検出部１の薄膜電極２と樹脂フィルム２の回路１３との電気的接続を同時におこなうことができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図１（ａ）は正断面図、同図（ｂ）は側断面図である。図２（ａ）は概略分解斜視図、同図（ｂ）は上側の樹脂フィルムの概略底面図、同図（ｃ）は下側の樹脂フィルムの概略平面図である。
【００２５】
本発明の焦電型赤外線検知素子Ａは、板状の焦電性材料にて赤外線を検出する検出部１を形成し、検出部１の表裏面に薄膜電極３、３を形成し、樹脂フィルム２の表面に回路１３を形成し、検出部１の表裏に樹脂フィルム２、２を配設して樹脂フィルム２、２の回路１３、１３を薄膜電極３、３に電気的に接続して樹脂フィルム２、２間に検出部１を保持しているものである。以下、詳述する。
【００２６】
焦電性材料としては、ＬｉＴａＯ3単結晶を用い、厚さ６０μｍにスライスおよび研磨をしてウェハ状の基板を得る。分極方向は厚み方向になされている。焦電性材料ウェハの両面に、薄膜電極３となるＮｉＣｒを真空蒸着により厚さ３０ｍｍに形成した後、ダイシングにより１００μｍ角の焦電性材料のチップを得る。焦電性材料のチップ形状化としては、レジストを貼付けた後、サンドブラスト処理によるものでもよい。
【００２７】
樹脂フィルム２は、ポリイミドの厚さ３０μｍのシート状で一枚のシートに複数個の素子が搭載できる大きさが望ましい。焦電性材料を搭載する箇所に外部回路に接続できるようなパターン化された回路１３をＣｕメッキなどにより作製する。必要に応じて、さらにＮｉメッキあるいはＡｕメッキをおこない、また搭載部に凸状の突起が残るようなバンプメッキを施してもよい。場合によっては、この段階でフィルムの所定箇所に開口部４を抜き加工、レーザ加工などで開口部４を形成してもよい。
【００２８】
樹脂フィルム２のシートに接着層５となる接着剤を素子搭載部には着かないように、印刷などの方法により塗布する。回路１３によっては必要に応じて絶縁性を有する接着層５とする方が望ましい。接着層５としては、シート状の接着剤を用いてもよい。
【００２９】
下側の樹脂フィルム２となる素子搭載部に焦電性材料の素子を配設し、さらに上側の樹脂フィルム２を回路１３を基準とした位置に合わせて載せて貼り合わせる。
【００３０】
代表的材料としては、以下のものがある。
【００３１】
【００３３】
図３は他の実施の形態を示し、但し、本実施の形態の基本構成は上記実施の形態と共通であり、共通する部分には同一の符号を付して説明は省略する。
【００３４】
本実施の形態においては、検出部１の表裏又は一方が露出する開口部４を樹脂フィルム２に形成している。
【００３５】
本実施の形態においては、開口部４においては樹脂フィルム２が存在していなくて焦電性材料の検出部１における熱容量が小さくなり、検出部１におけるセンサ感度を向上させることができるものである。
【００３６】
図４は更に他の実施の形態を示し、但し、本実施の形態の基本構成は上記実施の形態と共通であり、共通する部分には同一の符号を付して説明は省略する。
【００３７】
本実施の形態においては、検出部１の周囲で薄膜電極３が存在しない樹脂フィルム２の箇所に開口部４を形成したものである。
【００３８】
本実施の形態においては、開口部４があることから、焦電性材料の検出部１に入射された赤外線による熱が樹脂フィルム２を通じて拡散することを防止することができ、感度を向上させることができるものである。
【００３９】
図５は更に他の実施の形態を示し、但し、本実施の形態の基本構成は上記実施の形態と共通であり、共通する部分には同一の符号を付して説明は省略する。
【００４０】
本実施の形態においては、赤外線の入射側の樹脂フィルム２は、赤外線の吸収率において検出部１を形成している焦電性材料より高い材料にて構成しているものである。
【００４１】
このような樹脂フィルム２の具体例としては、カーボン・硫化銅等の無機系赤外線吸収材料を含有したもの。樹脂の構成分子の分子振動が８〜１０μｍの波長に対して共振する有機系吸収材料のもの。表面に光学多層膜を形成することで光学的に反射を抑制したもの等がある。
【００４２】
このような構成によれば、入射側の樹脂フィルム２において検出部１の焦電性材料よりも赤外線の吸収率を高めて充分に赤外線を吸収することができ、焦電型赤外線検知素子Ａの外部構造体となる樹脂フィルム２によって感度を向上させることができるのである。
【００４３】
図６は更に他の実施の形態を示し、但し、本実施の形態の基本構成は上記実施の形態と共通であり、共通する部分には同一の符号を付して説明は省略する。
【００４４】
本実施の形態においては、樹脂フィルム２、２間の接着層５として接着シート６を用い、接着シート６に検出部１が配設される形状の孔７を形成し、孔７に検出部１を挿通して位置決めするものである。具体的には、接着シート６に焦電性材料の検出部１の形状に合わせて穴加工をおこなったものを使用する。穴加工に際しては、焦電性材料の検出部１との接点ができるだけ小さい面積となるのが好ましい。樹脂フィルム２に形成された回路１３と接着シート６の孔７との位置合わせは、接着シート６に位置決めマークを形成しておき、張り合わせ時に合わせるようにする。
【００４５】
本実施の形態においては、焦電性材料の検出部１を搭載する際に、接着シート６に形成した孔７に検出部１を挿入して一部が当接させることで検出部１の位置決めが容易となるものである。
【００４６】
図７は更に他の実施の形態を示し、但し、本実施の形態の基本構成は上記実施の形態と共通であり、共通する部分には同一の符号を付して説明は省略する。
【００４７】
本実施の形態においては、樹脂フィルム２の検出部１の搭載箇所に凸部８を形成し、凸部８において検出部１に接触するようにしているものである。
【００４８】
凸部８は、検出部１の搭載箇所の回路１３に相当する位置、又は、検出部１の搭載箇所の回路１３とは外れる位置に形成している。凸部８の形成は、予め樹脂フィルム２をプレス成形したり、回路１３においては、同図（ｃ）に示すように、バンプメッキ１５を施す。
【００４９】
このような構成によれば、凸部８にて樹脂フィルム２に形成した回路１３を押圧して検出部１側の薄膜電極３に確実に接触させて電気的な接続を確実にすることができるのであり、又、接続点が点接続になり熱抵抗を大きくできて検出感度を向上させることができるのである。
【００５０】
図８は更に他の実施の形態を示し、但し、本実施の形態の基本構成は上記実施の形態と共通であり、共通する部分には同一の符号を付して説明は省略する。
【００５１】
本実施の形態においては、樹脂フィルム２の凸部８に合致する凹部９を検出部１に形成しているものである。凹部９は、例えば、サンドブラスト処理により穴加工をおこなうことで形成することができる。
【００５２】
このような構成によれば、凸部８と凹部９の嵌合によって焦電性材料の検出部１の位置決めが容易となり、電気的接続の信頼性も向上させることができるものである。
【００５３】
図９は更に他の実施の形態を示し、但し、本実施の形態の基本構成は上記実施の形態と共通であり、共通する部分には同一の符号を付して説明は省略する。
【００５４】
本実施の形態においては、焦電性材料にて形成している検出部１には、樹脂フィルム２における開口部４に合致する凹段部１０を形成しているものである。凹段部１０の形成は、例えば、サンドブラスト処理でおこなう。
【００５５】
このような構成によれば、開口部４に凹段部１０を合致させることで検出部１の位置決めを容易におこなうことができ、樹脂フィルム２、２間に検出部１を挟み込むときにずれることがないものである。
【００５６】
図１０は更に他の実施の形態を示し、但し、本実施の形態の基本構成は上記実施の形態と共通であり、共通する部分には同一の符号を付して説明は省略する。
【００５７】
本実施の形態においては、樹脂フィルム２に位置決めピン１１を設け、検出部１に位置決め孔１２を形成し、位置決めピン１１を位置決め孔１２に挿入しているものである。位置決め孔１２の形成は、例えば、サンドブラスト処理でおこなう。この場合、位置決めピン１１を形成していない側の樹脂フィルム２にも位置決め孔１２ａを形成して上下の樹脂フィルム２、２の位置合わせに用いるようにしてもよい。
【００５８】
このような構成によれば、位置決めピン１１を位置決め孔１２に挿入することで、検出部１の位置決めをおこなうことができ、挟み込むときにずれることがない。
【００５９】
図１１は更に他の実施の形態を示し、但し、本実施の形態の基本構成は上記実施の形態と共通であり、共通する部分には同一の符号を付して説明は省略する。
【００６０】
本実施の形態においては、偶数個を対として焦電性材料の検出部１、１を樹脂フィルム２、２間に分極方向を矢印で示すように同じ向きにして並置し、対となる検出部１、１における分極方向が直列方向になるように並列接続する回路１３を樹脂フィルム２、２に形成し、樹脂フィルム２、２の端部に出力用電極１４、１４を設けているものである。
【００６１】
即ち、図１１（ｄ）に示すように、焦電性材料から形成した検出部１、１の分極方向を同じにして上下の樹脂フィルム２、２間に介装するのであり、この場合、上側の樹脂フィルム２には同図（ｂ）に示すように、又、下側の樹脂フィルム２には同図（ｃ）に示すような回路１３が形成されているのであり、対となる検出部１、１は分極方向が直列方向になるように並列接続されるのである。
【００６２】
上下の樹脂フィルム２、２の外端部には各々導出用端子部１６…が形成され、これら上下の導出用端子部１６、１６間に出力電極１４となる導電性板１７、１７を検出部１、１の挟み込みと同時に介装しておく。この場合、同図（ｄ）に示すように、上下の導出用端子部１６、１６間に導電性ペースト１８、１８が充填されて上下の導出用端子部１６、１６の電気的接続が良好になされている。
【００６３】
このような構成によれば、赤外線が入射する以外のノイズの発生に対する出力をキャンセルするための構造を容易に形成することができ、かつ、樹脂フィルム２、２の端部に出力用電極１４、１４を形成していることから、信号出力端子を二枚の樹脂フィルム２、２を端部で接続する形で設けることができ、更に、例えば、アレイ状素子などのように多数個並べた形態のものを容易に形成することができる。
【００６４】
即ち、図１１（ｅ）に示す比較例のように、矢印で示す焦電性材料の分極方向となるように配線することで、耐ノイズ性の焦電型赤外線検知素子Ａａを形成していたが、かかる比較例においては、焦電性材料上にそのための配線回路を形成していたのであるが、本実施の形態においては、上述のように、樹脂フィルム２、２においてそのための回路１３、１３を形成することで、耐ノイズ性の焦電型赤外線検知素子Ａの形成が容易になるものである。
【００６５】
図１２は更に他の実施の形態を示し、但し、本実施の形態の基本構成は上記実施の形態と共通であり、共通する部分には同一の符号を付して説明は省略する。
【００６６】
本実施の形態においては、偶数個を対として焦電性材料の検出部１、１を樹脂フィルム２、２間に分極方向を矢印で示すように逆向きにして並置し、対となる検出部１、１における分極方向が直列方向になるように並列接続する回路１３を樹脂フィルム２、２に形成したものである。
【００６７】
即ち、図１２（ａ）に示すように、焦電性材料から形成した検出部１、１の分極方向を矢印で示すように同じにして上下の樹脂フィルム２、２間に介装するのであり、この場合、上側の樹脂フィルム２には同図（ｂ）に示すように、又、下側の樹脂フィルム２には同図（ｃ）に示すような回路１３が形成されているのであり、対となる検出部１、１は分極方向が直列方向になるように並列接続されるのである。
【００６８】
このような構成によれば、赤外線が入射する以外のノイズの発生に対する出力をキャンセルするための構造を容易に形成することができ、かつ、樹脂フィルム２側の回路１３のパターンを単純化でき、出力端子構造を簡素化できるのである。
【００６９】
ところで、図３及び図４に示すように、樹脂フィルム２、２に開口部４、４を形成するのに、レーザにておこなっているものである。
【００７０】
即ち、図３に示すように、検出部１の表又は裏あるいは両面を露出させる開口部４を樹脂フィルム２にレーザ加工にて形成していることから、二枚の樹脂フィルム２、２の間に焦電性材料の検出部１を挟み込んだ後、任意の箇所に開口部４を形成することができ、検出部１の配置に対して精度良く開口部４を形成することができるものである。
【００７１】
図１３は他の実施の形態を示し、但し、本実施の形態の基本構成は上記実施の形態と共通であり、共通する部分には同一の符号を付して説明は省略する。
【００７２】
本実施の形態においては、図４及び図１３に示すように、検出部１の周囲で薄膜電極３が存在しない樹脂フィルム２の箇所に開口部４をレーザにて形成していることから、二枚の樹脂フィルム２、２の間に焦電性材料の検出部１を挟み込んだ後、任意の箇所に開口部４を形成することができ、検出部１の配置に対して精度良く開口部４を形成することができるものである。
【００７３】
このように、レーザにて開口部４を形成するのに際して、樹脂フィルム２がポリイミドフィルムの場合、ＣＯ2レーザにて、５．６Ｗ、１００Ｈｚにて２〜５ショットで貫通孔の開口部４を形成するものである。
【００７４】
図１３において、検出部１の上の樹脂フィルム２の除去に際して、レーザーエネルギーや繰り返し数を低減することでも可能であるが、エキシマレーザなど短波長のレーザを用いることで、熱加工だけでなく結合基を切ることでより確実な除去が可能となる。また、焦電性材料上に形成した金属用薄膜はレーザの吸収率が樹脂フィルム２より小さいためレーザ加工のストップ層として作用させることも可能である。
【００７５】
図１４は更に他の実施の形態を示し、但し、本実施の形態の基本構成は上記実施の形態と共通であり、共通する部分には同一の符号を付して説明は省略する。
【００７６】
本実施の形態においては、二枚の樹脂フィルム２、２間に樹脂フィルム２よりも軟化温度が低い樹脂製の接着層５を介装し、加熱加圧することで二枚の樹脂フィルム２、２を固着するとともに検出部１を樹脂フィルム２に固定するものである。
【００７７】
即ち、樹脂フィルム２の上に焦電性材料の検出部１…を整列して配置し、接着層５を塗布、又は加熱により軟化し冷却することで接着することができる接着シート６を樹脂フィルム２、２間に挿入することで、樹脂フィルム２に形成された回路１３、１３同士の電気的絶縁を図る。又、焦電性材料の検出部１を樹脂フィルム２、２に挟み込んだ状態で、例えば、加熱ローラー１９によって熱圧着することで、焦電性材料の検出部１の表面の電極と樹脂フィルム２の回路１３の電気的接続までを一度に同時におこなう。
【００７８】
このような構成によれば、検出部１の固定と、検出部１の薄膜電極２と樹脂フィルム２の回路１３との電気的接続を同時におこなうことができるものである。
【００７９】
【発明の効果】
請求項１においては、板状の焦電性材料にて赤外線を検出する検出部を形成し、検出部の表裏面に薄膜電極を形成し、樹脂フィルムの表面に回路を形成し、検出部の表裏に樹脂フィルムを配設して樹脂フィルムの回路を薄膜電極に電気的に接続して樹脂フィルム間に検出部を保持しているから、回路は樹脂フィルムに形成することで、焦電性材料（単結晶材料）の使用を少なくして材料コストを低減でき、熱伝導性の小さい樹脂フィルムにて検出部を保持することから、検出部の熱伝導性を高め、検出部の検出感度を高めることができ、樹脂フィルムに複数の焦電性材料の検出部を搭載することで、量産化に好適となり、検出部の配置の自由度を高め、画素を並べたような配置も可能となるなどという利点がある。
【００８０】
請求項２においては、請求項１の構成に加えて、検出部の表裏又は一方が露出する開口部を樹脂フィルムに形成しているから、請求項１の効果に加えて、開口部においては樹脂フィルムが存在していなくて焦電性材料の検出部における熱容量が小さくなり、検出部におけるセンサ感度を向上させることができるという利点がある。
【００８１】
請求項３においては、請求項１の構成に加えて、検出部の周囲で薄膜電極が存在しない樹脂フィルムの箇所に開口部を形成しているから、請求項１の効果に加えて、開口部があることから、焦電性材料の検出部に入射された赤外線による熱が樹脂フィルムを通じて拡散することを防止することができ、感度を向上させることができるという利点がある。
【００８２】
請求項４においては、請求項１の構成に加えて、赤外線の入射側の樹脂フィルムは、赤外線の吸収率において検出部を形成している焦電性材料より高い材料にて構成しているから、請求項１の効果に加えて、入射側の樹脂フィルムにおいて検出部の焦電性材料よりも赤外線の吸収率を高めて充分に吸収することができ、焦電型赤外線検知素子の外部構造体となる樹脂フィルムによって感度を向上させることができるという利点がある。
【００８３】
請求項５においては、請求項１の構成に加えて、樹脂フィルム間の接着層として接着シートを用い、接着シートに検出部が配設される形状の孔を形成し、孔に検出部を挿通して位置決めしているから、請求項１の効果に加えて、焦電性材料の検出部を搭載する際に位置決めが容易となるという利点がある。
【００８４】
請求項６においては、請求項１の構成に加えて、樹脂フィルムの検出部の搭載箇所に凸部を形成し、凸部において検出部に接触するようにしているから、請求項１の効果に加えて、凸部にて樹脂フィルムに形成した回路を押圧して検出部側の薄膜電極に確実に接触させて電気的な接続を確実にすることができ、かつ、接続点が点接続になり熱抵抗を大きくできて検出感度を向上させることができるという利点がある。
【００８５】
請求項７においては、請求項６の構成に加えて、樹脂フィルムの凸部に合致する凹部を検出部に形成しているから、請求項６の効果に加えて、凸部と凹部の嵌合によって焦電性材料の検出部の位置決めが容易となり、電気的接続の信頼性も向上させることができるという利点がある。
【００８６】
請求項８においては、請求項２の構成に加えて、検出部には、樹脂フィルムにおける開口部に合致する凹段部を形成しているから、請求項２の効果に加えて、開口部に凹段部を合致させることで検出部の位置決めを容易におこなうことができ、樹脂フィルム間に検出部を挟み込むときにずれることがないという利点がある。
【００８７】
請求項９においては、請求項１の構成に加えて、樹脂フィルムに位置決めピンを設け、検出部に位置決め孔を形成し、位置決めピンを位置決め孔に挿入しているから、請求項１の効果に加えて、検出部の位置決めをおこなうことができ、挟み込むときにずれることがないという利点がある。
【００８８】
請求項１０においては、請求項１乃至９のいずれかに記載の構成に加えて、偶数個を対として検出部を樹脂フィルム間に分極方向を同じ向きにして並置し、対となる検出部における分極方向が直列方向になるように並列接続する回路を樹脂フィルムに形成し、樹脂フィルムの端部に出力用電極を設けているから、請求項１乃至９のいずれかに記載の効果に加えて、赤外線が入射する以外のノイズの発生に対する出力をキャンセルするための構造を容易に形成することができ、かつ、樹脂フィルムの端部に出力用電極を形成していることから、信号出力端子を二枚の樹脂フィルムを端部で接続する形で設けることができ、更に、例えば、アレイ状素子などのように多数個並べた形態のものを容易に形成することができるという利点がある。
【００８９】
請求項１１においては、請求項１乃至９のいずれかに記載の構成に加えて、偶数個を対として検出部を樹脂フィルム間に分極方向を逆向きにして並置し、対となる検出部における分極方向が直列方向になるように並列接続する回路を樹脂フィルムに形成しているから、請求項１乃至９のいずれかに記載の効果に加えて、赤外線が入射する以外のノイズの発生に対する出力をキャンセルするための構造を容易に形成することができ、かつ、樹脂フィルム側の回路のパターンを単純化でき、出力端子構造を簡素化できるという利点がある。
【００９０】
請求項１２においては、板状の焦電性材料にて赤外線を検出する検出部を形成し、検出部の表裏面に薄膜電極を形成し、樹脂フィルムの表面に回路を形成し、検出部の表裏に樹脂フィルムを配設して樹脂フィルムの回路を薄膜電極に電気的に接続して樹脂フィルム間に検出部を保持した焦電型赤外線検知素子の製造方法であって、検出部の表又は裏あるいは両面を露出させる開口部を樹脂フィルムにレーザ加工にて形成しているから、二枚の樹脂フィルムの間に焦電性材料の検出部を挟み込んだ後、任意の箇所に開口部を形成することができ、検出部の配置に対して精度良く開口部を形成することができるという利点がある。
【００９１】
請求項１３においては、板状の焦電性材料にて赤外線を検出する検出部を形成し、検出部の表裏面に薄膜電極を形成し、樹脂フィルムの表面に回路を形成し、検出部の表裏に樹脂フィルムを配設して樹脂フィルムの回路を薄膜電極に電気的に接続して樹脂フィルム間に検出部を保持した焦電型赤外線検知素子の製造方法であって、検出部の周囲で薄膜電極が存在しない樹脂フィルムの箇所に開口部をレーザにて形成しているから、二枚の樹脂フィルムの間に焦電性材料の検出部を挟み込んだ後、任意の箇所に開口部を形成することができ、検出部の配置に対して精度良く開口部を形成することができるという利点がある。
【００９２】
請求項１４においては、板状の焦電性材料にて赤外線を検出する検出部を形成し、検出部の表裏面に薄膜電極を形成し、樹脂フィルムの表面に回路を形成し、検出部の表裏に樹脂フィルムを配設して樹脂フィルムの回路を薄膜電極に電気的に接続して樹脂フィルム間に検出部を保持した焦電型赤外線検知素子の製造方法であって、二枚の樹脂フィルム間に樹脂フィルムよりも軟化温度が低い樹脂製の接着層を介装し、加熱加圧することで二枚の樹脂フィルムを固着するとともに検出部を樹脂フィルムに固定するから、検出部の固定と、検出部の薄膜電極と樹脂フィルムの回路との電気的接続を同時におこなうことができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態を示し、（ａ）は正断面図、（ｂ）は側断面図である。
【図２】（ａ）は概略分解斜視図、（ｂ）は上側の樹脂フィルムの概略底面図、（ｃ）は下側の樹脂フィルムの概略平面図である。
【図３】（ａ）は他の実施の形態の概略斜視図、（ｂ）（ｃ）は作用を説明する概略断面図である。
【図４】（ａ）は更に他の実施の形態の概略斜視図、（ｂ）は概略断面図である。
【図５】同上の更に他の実施の形態の概略断面図である。
【図６】（ａ）は同上の更に他の実施の形態の概略断面図、（ｂ）（ｃ）は概略平断面図である。
【図７】（ａ）は同上の更に他の実施の形態の概略断面図、（ｂ）は樹脂フィルムの概略斜視図、（ｃ）は回路の概略斜視図、（ｄ）は概略分解斜視図である。
【図８】（ａ）は同上の更に他の実施の形態の概略断面図、（ｂ）は樹脂フィルムの概略斜視図である。
【図９】（ａ）は同上の更に他の実施の形態の概略断面図、（ｂ）は検出部の概略斜視図である。
【図１０】同上の更に他の実施の形態の概略分解斜視図である。
【図１１】（ａ）は同上の更に他の実施の形態の概略断面図、（ｂ）は上側の樹脂フィルムの底面図、（ｃ）は下側の樹脂フィルムの平面図、（ｄ）は生産途中の概略断面図、（ｅ）は比較例の説明図である。
【図１２】（ａ）は同上の更に他の実施の形態の概略断面図、（ｂ）は上側の樹脂フィルムの底面図、（ｃ）は下側の樹脂フィルムの平面図である。
【図１３】同上の更に他の実施の形態の製造方法を示す説明図である。
【図１４】同上の更に他の実施の形態の製造方法を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 検出部
２ 樹脂フィルム
３ 薄膜電極
１３ 回路
Claims (14)
- 板状の焦電性材料にて赤外線を検出する検出部を形成し、検出部の表裏面に薄膜電極を形成し、樹脂フィルムの表面に回路を形成し、検出部の表裏に樹脂フィルムを配設して樹脂フィルムの回路を薄膜電極に電気的に接続して樹脂フィルム間に検出部を保持して成ることを特徴とする焦電型赤外線検知素子。
- 検出部の表裏又は一方が露出する開口部を樹脂フィルムに形成して成ることを特徴とする請求項１記載の焦電型赤外線検知素子。
- 検出部の周囲で薄膜電極が存在しない樹脂フィルムの箇所に開口部を形成して成ることを特徴とする請求項１記載の焦電型赤外線検知素子。
- 赤外線の入射側の樹脂フィルムは、赤外線の吸収率において検出部を形成している焦電性材料より高い材料にて構成して成ることを特徴とする請求項１記載の焦電型赤外線検知素子。
- 樹脂フィルム間の接着層として接着シートを用い、接着シートに検出部が配設される形状の孔を形成し、孔に検出部を挿通して位置決めして成ることを特徴とする請求項１記載の焦電型赤外線検知素子。
- 樹脂フィルムの検出部の搭載箇所に凸部を形成し、凸部において検出部に接触するようにして成ることを特徴とする請求項１記載の焦電型赤外線検知素子。
- 樹脂フィルムの凸部に合致する凹部を検出部に形成して成ることを特徴とする請求項６記載の焦電型赤外線検知素子。
- 検出部には、樹脂フィルムにおける開口部に合致する凹段部を形成して成ることを特徴とする請求項２記載の焦電型赤外線検知素子。
- 樹脂フィルムに位置決めピンを設け、検出部に位置決め孔を形成し、位置決めピンを位置決め孔に挿入して成ることを特徴とする請求項１記載の焦電型赤外線検知素子。
- 偶数個を対として検出部を樹脂フィルム間に分極方向を同じ向きにして並置し、対となる検出部における分極方向が直列方向になるように並列接続する回路を樹脂フィルムに形成し、樹脂フィルムの端部に出力用電極を設けて成ることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の焦電型赤外線検知素子。
- 偶数個を対として検出部を樹脂フィルム間に分極方向を逆向きにして並置し、対となる検出部における分極方向が直列方向になるように並列接続する回路を樹脂フィルムに形成して成ることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の焦電型赤外線検知素子。
- 板状の焦電性材料にて赤外線を検出する検出部を形成し、検出部の表裏面に薄膜電極を形成し、樹脂フィルムの表面に回路を形成し、検出部の表裏に樹脂フィルムを配設して樹脂フィルムの回路を薄膜電極に電気的に接続して樹脂フィルム間に検出部を保持した焦電型赤外線検知素子の製造方法であって、検出部の表又は裏あるいは両面を露出させる開口部を樹脂フィルムにレーザ加工にて形成して成ることを特徴とする焦電型赤外線検知素子の製造方法。
- 板状の焦電性材料にて赤外線を検出する検出部を形成し、検出部の表裏面に薄膜電極を形成し、樹脂フィルムの表面に回路を形成し、検出部の表裏に樹脂フィルムを配設して樹脂フィルムの回路を薄膜電極に電気的に接続して樹脂フィルム間に検出部を保持した焦電型赤外線検知素子の製造方法であって、検出部の周囲で薄膜電極が存在しない樹脂フィルムの箇所に開口部をレーザにて形成して成ることを特徴とする焦電型赤外線検知素子の製造方法。
- 板状の焦電性材料にて赤外線を検出する検出部を形成し、検出部の表裏面に薄膜電極を形成し、樹脂フィルムの表面に回路を形成し、検出部の表裏に樹脂フィルムを配設して樹脂フィルムの回路を薄膜電極に電気的に接続して樹脂フィルム間に検出部を保持した焦電型赤外線検知素子の製造方法であって、二枚の樹脂フィルム間に樹脂フィルムよりも軟化温度が低い樹脂製の接着層を介装し、加熱加圧することで二枚の樹脂フィルムを固着するとともに検出部を樹脂フィルムに固定することを特徴とする焦電型赤外線検知素子の製造方法。
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