JP5276458B2 - Infrared sensor - Google Patents

Infrared sensor Download PDF

Info

Publication number
JP5276458B2
JP5276458B2 JP2009015939A JP2009015939A JP5276458B2 JP 5276458 B2 JP5276458 B2 JP 5276458B2 JP 2009015939 A JP2009015939 A JP 2009015939A JP 2009015939 A JP2009015939 A JP 2009015939A JP 5276458 B2 JP5276458 B2 JP 5276458B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
infrared sensor
ceramic package
sensor element
infrared
lid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2009015939A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2010175302A (en
Inventor
真太郎 林
佳治 佐名川
充彦 植田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Corp
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Corp, Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Panasonic Corp
Priority to JP2009015939A priority Critical patent/JP5276458B2/en
Publication of JP2010175302A publication Critical patent/JP2010175302A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5276458B2 publication Critical patent/JP5276458B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an infrared sensor capable of reducing a harmful effect of heat on an infrared sensor element during manufacture, and reducing a noise caused by heat from an external atmosphere by a simpler constitution. <P>SOLUTION: This infrared sensor 20 includes: a ceramic package 1 on which a recessed part is formed; the infrared sensor element 2 mounted on the inner bottom surface side of the recessed part of the ceramic package 1; a lid 3 provided with an opening part 3a for allowing an infrared ray to enter the infrared sensor element 2, and bonded so as to cover the recessed part of the ceramic package 1; and an infrared transmission cap 4 bonded so as to cover the opening part 3a of the lid 3. The infrared sensor 20 also includes projections 5a, 5a for blocking heat conduction from the ceramic package 1 to the infrared sensor element 2 from the inner bottom surface side of the ceramic package 1. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、赤外線センサに関するものである。   The present invention relates to an infrared sensor.

従来から、赤外線センサとして、凹部が形成されたセラミックパッケージと、該セラミックパッケージの前記凹部の内底面側に実装された赤外線センサ素子と、該赤外線センサ素子に赤外線を入射させるための開口部が設けられ前記セラミックパッケージの前記凹部を覆うように接合されたリッドと、該リッドの前記開口部を覆うように接合された赤外線透過キャップと、を有する赤外線センサが知られている。（例えば、特許文献１参照。）。   Conventionally, as an infrared sensor, a ceramic package having a recess formed therein, an infrared sensor element mounted on the inner bottom surface side of the recess of the ceramic package, and an opening for allowing infrared light to enter the infrared sensor element are provided. An infrared sensor having a lid joined so as to cover the concave portion of the ceramic package and an infrared transmitting cap joined so as to cover the opening of the lid is known. (For example, refer to Patent Document 1).

このような赤外線センサは、パッケージに用いられるセラミック材料の熱伝導率が金属材料の熱伝導率と比較して小さいため、金属材料を用いたいわゆるキャンパッケージを利用した赤外線センサよりも、外部の使用雰囲気からの熱の影響を受けにくい。そのため、外部雰囲気からの熱が、赤外線センサ素子のノイズとなることを抑制し、赤外線センサの感度を向上することができる。   Since such an infrared sensor has a lower thermal conductivity of the ceramic material used for the package than the thermal conductivity of the metal material, the infrared sensor is used outside the infrared sensor using a so-called can package using the metal material. Less susceptible to heat from the atmosphere. Therefore, it can suppress that the heat from an external atmosphere turns into noise of an infrared sensor element, and can improve the sensitivity of an infrared sensor.

また、赤外線センサ素子の感度をさらに向上させるため、赤外線センサの内部空間を断熱構造となる真空状態に保持することが行われている。   In order to further improve the sensitivity of the infrared sensor element, the internal space of the infrared sensor is maintained in a vacuum state that provides a heat insulating structure.

ところで、図７に示すように上記赤外線センサ２０’は、赤外線センサ素子２が凹部の内底面に実装されたセラミックパッケージ１’を真空状態にして気密封止してあるが、通常、セラミックパッケージ１’の材料と赤外線透過キャップ４の材料との線膨張係数の差が大きいため、赤外線透過キャップ４をセラミックパッケージ１’と直接気密封止することができない。そのため、セラミックパッケージ１’の材料と赤外線透過キャップ４の材料との線膨張率が近い材料でリッド３を構成し、リッド３の開口部３ａを覆うように赤外線透過キャップ４を接合してある。赤外線透過キャップ４が接合されたリッド３は、セラミックパッケージ１’と、赤外線センサ２０’の内部空間が真空になるように気密接合し、不要な残留ガスを赤外線センサ２０’に内蔵させたゲッタ１３で吸着することが行われている。また、赤外線センサ素子２は、駆動時に赤外線センサ素子２の温度を所定の温度に安定化させるペルチェ効果を利用した電子冷却素子１４上に搭載されており、赤外線センサ素子２は金属ワイヤ７を介してセラミックパッケージ１’の外部電極１０’と電気的に接続されている。   By the way, as shown in FIG. 7, the infrared sensor 20 ′ is hermetically sealed by vacuuming the ceramic package 1 ′ in which the infrared sensor element 2 is mounted on the inner bottom surface of the recess. Since the difference in the coefficient of linear expansion between the material 'and the material of the infrared transmission cap 4 is large, the infrared transmission cap 4 cannot be hermetically sealed directly with the ceramic package 1'. Therefore, the lid 3 is made of a material having a similar linear expansion coefficient between the material of the ceramic package 1 ′ and the material of the infrared transmission cap 4, and the infrared transmission cap 4 is joined so as to cover the opening 3 a of the lid 3. The lid 3 to which the infrared transmission cap 4 is bonded is hermetically bonded so that the internal space of the ceramic package 1 ′ and the infrared sensor 20 ′ is evacuated, and an unnecessary residual gas is built into the infrared sensor 20 ′. Adsorption is carried out with. The infrared sensor element 2 is mounted on an electronic cooling element 14 using a Peltier effect that stabilizes the temperature of the infrared sensor element 2 to a predetermined temperature when driven. The infrared sensor element 2 is connected via a metal wire 7. And electrically connected to the external electrode 10 'of the ceramic package 1'.

特開２００４−３０１６９９号公報JP 2004-301699 A

しかしながら、赤外線センサ２０’の製造時において、リッド３とセラミックパッケージ１’を加熱して気密接合する際の熱が、赤外線センサ素子２に悪影響を生じるおそれがあるという問題がある。   However, when the infrared sensor 20 ′ is manufactured, there is a problem that heat when the lid 3 and the ceramic package 1 ′ are heated and hermetically bonded may adversely affect the infrared sensor element 2.

なお、ペルチェ効果を利用した電子冷却素子１４は、通常は金属や半導体で構成されることから、赤外線センサ２０’の製造時において、リッド３とセラミックパッケージ１’を加熱して気密接合する際の熱が、赤外線センサ素子２に悪影響を生じることを排除できない。また、上記赤外線センサ２０’の駆動時においても、ペルチェ効果を利用した電子冷却素子１４から放出された熱自体が赤外線センサ素子２のノイズとなる場合があるという問題がある。   Since the electronic cooling element 14 using the Peltier effect is usually composed of a metal or a semiconductor, the lid 3 and the ceramic package 1 ′ are heated and hermetically bonded when the infrared sensor 20 ′ is manufactured. It cannot be excluded that heat causes an adverse effect on the infrared sensor element 2. Further, even when the infrared sensor 20 ′ is driven, there is a problem that heat itself emitted from the electronic cooling element 14 using the Peltier effect may become noise of the infrared sensor element 2.

したがって、より簡便な構成で高感度の赤外線センサが求められる現在においては、上記赤外線センサ２０’の構造では十分ではない。   Therefore, at the present time when an infrared sensor having a simpler structure and a high sensitivity is required, the structure of the infrared sensor 20 'is not sufficient.

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、赤外線センサの製造時において、リッドとセラミックパッケージを加熱して気密接合する際の熱が、赤外線センサ素子に悪影響を生じることを低減することが可能であると共に、より簡便な構成で外部雰囲気からの熱によるノイズを低減可能な赤外線センサを提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-mentioned reasons, and its purpose is that, when an infrared sensor is manufactured, heat generated when the lid and the ceramic package are hermetically bonded to each other causes an adverse effect on the infrared sensor element. It is possible to provide an infrared sensor that can reduce noise due to heat from the external atmosphere with a simpler configuration.

請求項１の発明は、凹部が形成されたセラミックパッケージと、該セラミックパッケージの前記凹部の内底面側に実装された赤外線センサ素子と、該赤外線センサ素子に赤外線を入射させるための開口部が設けられ前記セラミックパッケージの前記凹部を覆うように接合されたリッドと、該リッドの前記開口部を覆うように接合された赤外線透過キャップと、を有する赤外線センサであって、前記赤外線透過キャップは、非球面レンズであり、前記セラミックパッケージは、前記セラミックパッケージの熱が該セラミックパッケージの内底面側から前記赤外線センサ素子へ伝導するのを阻止する断熱部が形成されてなり、該断熱部は、前記赤外線センサ素子が実装される前記セラミックパッケージの前記凹部の内底面に設けられ前記赤外線センサ素子と前記セラミックパッケージとの接触面積を低減する突起であり、該突起が前記セラミックパッケージの焼成時と同時に形成されてなることを特徴とする。 The invention of claim 1 is provided with a ceramic package in which a recess is formed, an infrared sensor element mounted on the inner bottom side of the recess of the ceramic package, and an opening for allowing infrared light to enter the infrared sensor element. An infrared sensor having a lid joined so as to cover the recess of the ceramic package and an infrared transmitting cap joined so as to cover the opening of the lid , the infrared transmitting cap being a spherical lens, the ceramic package, pre-SL becomes the ceramic package heat is the heat insulating section is formed to prevent the conduction from the inner bottom surface of the ceramic package to the infrared sensor element, the heat insulating unit, the The infrared sensor provided on the inner bottom surface of the recess of the ceramic package on which the infrared sensor element is mounted. A projection to reduce the contact area between the support element and the ceramic package, and characterized by being formed at the same time as the time of firing of the projecting outs the ceramic package.

この発明によれば、赤外線センサの製造時において、リッドとセラミックパッケージを加熱して気密接合する際の熱が、赤外線センサ素子に悪影響を生じることを低減することが可能であると共に、より簡便な構成で外部雰囲気からの熱によるノイズを低減可能な赤外線センサとすることができる。   According to this invention, at the time of manufacturing the infrared sensor, it is possible to reduce the adverse effect on the infrared sensor element due to the heat generated when the lid and the ceramic package are heated and hermetically bonded. It can be set as the infrared sensor which can reduce the noise by the heat from an external atmosphere by a structure.

また、この発明によれば、前記セラミックパッケージと前記赤外線センサ素子との接触面積を低減させることにより、前記セラミックパッケージから前記赤外線センサ素子へ伝導する熱を抑制することができる。そのため、比較的簡便な構成で、前記赤外線センサの製造時において、前記リッドと前記セラミックパッケージを加熱して気密接合する際の熱が、前記赤外線センサ素子に悪影響を生じることを低減することが可能であると共に、外部雰囲気からの熱によるノイズを低減可能な前記赤外線センサとすることができる。さらに、この発明によれば、前記赤外線透過キャップにレンズ効果を持たせつつ、凸レンズ状と比較して厚みを薄くすることが可能である。また、前記赤外線センサ素子に対する焦点距離を短くすることも容易なため、前記赤外線センサ全体を薄型化することもできる。このように前記赤外線センサ全体が薄型化した場合は、前記赤外線センサの製造時に生ずる熱が、前記セラミックパッケージの前記内底面側から前記赤外線センサ素子に伝導しやすいため、前記赤外線センサ素子に悪影響を及ぼす熱が伝導するのを阻止させる断熱部の効果がより大きく寄与する。 Further, according to this invention, by reducing the contact area between the ceramic package and the infrared sensor element, it is possible to suppress the heat conducted to the infrared sensor element from the ceramic package. Therefore, with a relatively simple configuration, it is possible to reduce the adverse effect on the infrared sensor element due to the heat generated when the lid and the ceramic package are heated and hermetically bonded when the infrared sensor is manufactured. In addition, the infrared sensor can reduce noise due to heat from the external atmosphere . Furthermore, according to the present invention, it is possible to reduce the thickness as compared with the convex lens shape while giving the infrared transmitting cap a lens effect. Moreover, since it is easy to shorten the focal distance with respect to the infrared sensor element, the entire infrared sensor can be thinned. When the entire infrared sensor is thus reduced in thickness, heat generated during the manufacture of the infrared sensor is easily conducted from the inner bottom surface side of the ceramic package to the infrared sensor element. The effect of the heat insulating part that prevents the heat exerted from conducting more greatly contributes.

本願と別の参考例１の発明は、凹部が形成されたセラミックパッケージと、該セラミックパッケージの前記凹部の内底面側に実装された赤外線センサ素子と、該赤外線センサ素子に赤外線を入射させるための開口部が設けられ前記セラミックパッケージの前記凹部を覆うように接合されたリッドと、該リッドの前記開口部を覆うように接合された赤外線透過キャップと、を有する赤外線センサであって、前記セラミックパッケージの熱が該セラミックパッケージの内底面側から前記赤外線センサ素子へ伝導するのを阻止する断熱部が形成されてなり、該断熱部は、前記セラミックパッケージの前記凹部の前記内底面に平面視形状において前記赤外線センサ素子が実装される前記セラミックパッケージの実装部位と、前記赤外線センサ素子が実装されていない前記セラミックパッケージの非実装部位との間であって、前記セラミックパッケージの厚み方向に設けられた窪みにより形成されてなることを特徴とする。 The invention of Reference Example 1 different from the present application is a ceramic package in which a recess is formed, an infrared sensor element mounted on the inner bottom surface side of the recess of the ceramic package, and an infrared ray incident on the infrared sensor element An infrared sensor comprising: a lid provided with an opening and bonded to cover the concave portion of the ceramic package; and an infrared transmitting cap bonded to cover the opening of the lid, the ceramic package Is formed on the inner bottom surface of the concave portion of the ceramic package in a plan view. The heat insulating portion prevents heat from being transferred from the inner bottom surface side of the ceramic package to the infrared sensor element. The mounting portion of the ceramic package on which the infrared sensor element is mounted and the infrared sensor element are A between the non-mounting region of the ceramic package have not been being characterized by comprising formed by recesses provided in the thickness direction of the ceramic package.

この発明によれば、赤外線センサの製造時において、リッドとセラミックパッケージを加熱して気密接合する際の熱が、赤外線センサ素子に悪影響を生じることを低減することが可能であると共に、より簡便な構成で外部雰囲気からの熱によるノイズを低減可能な赤外線センサとすることができる。また、この発明によれば、前記セラミックパッケージから前記赤外線センサ素子へ伝導する熱の伝導経路を延長する或いは部分的に狭くすることにより、前記セラミックパッケージ全体から前記赤外線センサ素子へ伝導する熱を抑制することができる。そのため、比較的簡便な構成で、前記赤外線センサの製造時において、前記リッドと前記セラミックパッケージを加熱して気密接合する際の熱が、前記赤外線センサ素子に悪影響を生じることを低減することが可能であると共に、外部雰囲気からの熱によるノイズを低減可能な前記赤外線センサとすることができる。 According to this invention, at the time of manufacturing the infrared sensor, it is possible to reduce the adverse effect on the infrared sensor element due to the heat generated when the lid and the ceramic package are heated and hermetically bonded. It can be set as the infrared sensor which can reduce the noise by the heat from an external atmosphere by a structure. Further, according to this invention, by narrowing from the ceramic package with said or partially extending the thermal conduction paths for conducting the infrared sensor element, the heat conducted to the infrared sensor element from the whole ceramic package Can be suppressed. Therefore, with a relatively simple configuration, it is possible to reduce the adverse effect on the infrared sensor element due to the heat generated when the lid and the ceramic package are heated and hermetically bonded when the infrared sensor is manufactured. In addition, the infrared sensor can reduce noise due to heat from the external atmosphere.

本願と別の参考例２の発明は、凹部が形成されたセラミックパッケージと、該セラミックパッケージの前記凹部の内底面側に実装された赤外線センサ素子と、該赤外線センサ素子に赤外線を入射させるための開口部が設けられ前記セラミックパッケージの前記凹部を覆うように接合されたリッドと、該リッドの前記開口部を覆うように接合された赤外線透過キャップと、を有する赤外線センサであって、前記セラミックパッケージの熱が該セラミックパッケージの内底面側から前記赤外線センサ素子へ伝導するのを阻止する断熱部が形成されてなり、該断熱部は、前記赤外線センサ素子が実装される前記セラミックパッケージの前記凹部の前記内底面上に設けられた断熱部材であることを特徴とする。 The invention of Reference Example 2, which is different from the present application, is a ceramic package in which a recess is formed, an infrared sensor element mounted on the inner bottom surface side of the recess of the ceramic package, and an infrared ray incident on the infrared sensor element An infrared sensor comprising: a lid provided with an opening and bonded to cover the concave portion of the ceramic package; and an infrared transmitting cap bonded to cover the opening of the lid, the ceramic package Is formed with a heat insulating portion that prevents conduction of heat from the inner bottom surface side of the ceramic package to the infrared sensor element, and the heat insulating portion is the recess of the ceramic package on which the infrared sensor element is mounted. It is the heat insulation member provided on the said inner bottom face.

この発明によれば、赤外線センサの製造時において、リッドとセラミックパッケージを加熱して気密接合する際の熱が、赤外線センサ素子に悪影響を生じることを低減することが可能であると共に、より簡便な構成で外部雰囲気からの熱によるノイズを低減可能な赤外線センサとすることができる。この発明によれば、前記赤外線センサ素子と前記セラミックパッケージとの間に断熱部材を設けるという簡便な構成により、前記赤外線センサの製造時において、前記リッドと前記セラミックパッケージを加熱して気密接合する際の熱が、前記赤外線センサ素子に悪影響を生じることを低減することが可能であると共に、外部雰囲気からの熱によるノイズを低減可能な前記赤外線センサとすることができる。 According to this invention, at the time of manufacturing the infrared sensor, it is possible to reduce the adverse effect on the infrared sensor element due to the heat generated when the lid and the ceramic package are heated and hermetically bonded. It can be set as the infrared sensor which can reduce the noise by the heat from an external atmosphere by a structure. According to this invention, by a simple structure only provided a heat insulating member between the ceramic package and the infrared sensor element, at the time of manufacture of the infrared sensor, hermetically bonded by heating the ceramic package and the lid It is possible to reduce the occurrence of adverse effects on the infrared sensor element due to the heat at the time, and the infrared sensor can reduce noise due to heat from the external atmosphere.

また、前記赤外線センサ素子全体が断熱部材を介して前記セラミックパッケージの前記凹部の前記内底面に保持することができるため、前記セラミックパッケージの前記凹部の前記内底面に突起若しくは窪みの少なくとも一方を設けたものと比較して、前記赤外線センサ素子に突起などを介して部分的に熱が伝導することも阻止することができる。   Further, since the entire infrared sensor element can be held on the inner bottom surface of the concave portion of the ceramic package via a heat insulating member, at least one of a protrusion or a depression is provided on the inner bottom surface of the concave portion of the ceramic package. As compared with the above, it is possible to prevent heat from being partially conducted to the infrared sensor element through a protrusion or the like.

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記リッドは、前記セラミックパッケージの線膨張係数と前記赤外線透過キャップの線膨張係数との間の線膨張係数を有することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the lid has a linear expansion coefficient between the linear expansion coefficient of the ceramic package and the linear expansion coefficient of the infrared transmission cap.

この発明によれば、前記リッドによって前記セラミックパッケージと前記赤外線透過キャップとの線膨張係数の違いに伴う前記セラミックパッケージと前記赤外線透過キャップ間の応力を緩和することができる。特に、前記赤外線透過キャップの材料として、セラミックと比べて強度が弱く、線膨張係数が小さい半導体材料を用いた場合においては、熱応力により前記赤外線透過キャップが割れることを防止することが可能となる。   According to the present invention, the lid can relieve stress between the ceramic package and the infrared transmission cap due to a difference in linear expansion coefficient between the ceramic package and the infrared transmission cap. In particular, when a semiconductor material having a lower strength and a smaller linear expansion coefficient than ceramic is used as the material of the infrared transmission cap, it is possible to prevent the infrared transmission cap from cracking due to thermal stress. .

請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明において、前記赤外線透過キャップは、接合材を介して前記リッドに接合されており、前記接合材は、低融点ガラスからなることを特徴とする。 The invention according to claim 3, in the invention of claim 1 or billed to claim 2, wherein the infrared transmission cap is joined to the lid by means of a bonding material, the bonding material, in that it consists of low-melting glass Features.

この発明によれば、前記赤外線透過キャップと前記リッドとを接合させる接合材の材料として低融点ガラスを用いることにより、より気密性が高い接合が可能となる。   According to the present invention, by using the low melting point glass as the material of the bonding material for bonding the infrared transmitting cap and the lid, bonding with higher airtightness is possible.

また、接合材の材料に低融点ガラスを用いることで、前記赤外線透過キャップと前記リッドとの接合をリフロー方式により形成可能な耐熱性を持たせることができ、リフロー方式を用いて前記赤外線センサを形成することができる。さらに、低融点ガラスは、高温半田や有機材料からなる接着剤と比較して、前記赤外線透過キャップと前記リッドとの接合形成時に不要なガスの発生が少なく、真空封止に適した前記赤外線センサとすることができる。さらに、前記リッドと前記赤外線透過キャップとの中間的な線膨張係数を持つ材料を選択することができ、前記赤外線透過キャップの破損を抑制することもできる。   Further, by using a low melting point glass as the material of the bonding material, the infrared transmission cap and the lid can be provided with heat resistance capable of being formed by a reflow method, and the infrared sensor can be formed using a reflow method. Can be formed. Furthermore, the low-melting-point glass generates less unnecessary gas when the infrared transmission cap and the lid are joined and formed compared to an adhesive made of high-temperature solder or an organic material, and the infrared sensor is suitable for vacuum sealing. It can be. Furthermore, a material having an intermediate linear expansion coefficient between the lid and the infrared transmission cap can be selected, and damage to the infrared transmission cap can be suppressed.

請求項１の発明では、セラミックパッケージの熱が該セラミックパッケージの内底面側から赤外線センサ素子へ伝導するのを阻止する断熱部が形成されてなることにより、赤外線センサの製造時において、リッドと前記セラミックパッケージを加熱して気密接合する際の熱が、前記赤外線センサ素子に悪影響を生じることを低減することが可能であると共に、より簡便な構成で外部雰囲気からの熱によるノイズを低減することもできるという効果がある。   According to the first aspect of the present invention, a heat insulating portion that prevents conduction of heat of the ceramic package from the inner bottom surface side of the ceramic package to the infrared sensor element is formed. It is possible to reduce the adverse effect on the infrared sensor element due to the heat when the ceramic package is heated and hermetically bonded, and to reduce noise due to heat from the external atmosphere with a simpler configuration. There is an effect that can be done.

実施形態１の赤外線センサを示す概略断面図である。1 is a schematic cross-sectional view showing an infrared sensor according to Embodiment 1. FIG. 同上の赤外線センサ素子を示し、（ａ）は概略断面図、（ｂ）は概略斜視図である。The infrared sensor element same as the above is shown, (a) is a schematic sectional view, and (b) is a schematic perspective view. 同上の他の構成例を示し、（ａ）は赤外線透過キャップが凸レンズの場合の概略断面図であり、（ｂ）は赤外線透過キャップが非球面レンズの場合の概略断面図である。The other structural example same as the above is shown, (a) is a schematic sectional view when the infrared transmitting cap is a convex lens, and (b) is a schematic sectional view when the infrared transmitting cap is an aspherical lens. 同上の異なる形状の要部概略断面図である。It is a principal part schematic sectional drawing of a different shape same as the above. 実施形態２の赤外線センサの要部概略断面図である。It is a principal part schematic sectional drawing of the infrared sensor of Embodiment 2. FIG. 実施形態３の赤外線センサの要部概略断面図である。It is a principal part schematic sectional drawing of the infrared sensor of Embodiment 3. 従来の赤外線センサを示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the conventional infrared sensor.

（実施形態１）
以下、本実施形態の赤外線センサについて図１および図２を参照して説明する。 (Embodiment 1)
Hereinafter, the infrared sensor of this embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

本実施形態の赤外線センサ２０は、図１の断面図で示すように、凹部が形成されたセラミックパッケージ１と、該セラミックパッケージ１の前記凹部の内底面側に実装された赤外線センサ素子２と、該赤外線センサ素子２に赤外線を入射させるための開口部３ａが設けられセラミックパッケージ１の前記凹部を覆うように接合されたリッド３と、該リッド３の開口部３ａを覆うように接合された赤外線透過キャップ４と、を有し、セラミックパッケージ１の熱が該セラミックパッケージ１の内底面側から赤外線センサ素子２へ伝導するのを阻止する断熱部５が形成されている。   As shown in the cross-sectional view of FIG. 1, the infrared sensor 20 of the present embodiment includes a ceramic package 1 in which a recess is formed, an infrared sensor element 2 mounted on the inner bottom surface side of the recess of the ceramic package 1, A lid 3 provided with an opening 3a for allowing infrared rays to enter the infrared sensor element 2 and joined so as to cover the recess of the ceramic package 1, and an infrared joined so as to cover the opening 3a of the lid 3 And a heat insulating portion 5 that prevents conduction of heat from the ceramic package 1 from the inner bottom surface side of the ceramic package 1 to the infrared sensor element 2.

以下、本実施形態に用いられる各構成について、詳述する。   Hereinafter, each configuration used in the present embodiment will be described in detail.

セラミックパッケージ１は、赤外線センサ素子２を収納するための前記凹部が形成されており、前記凹部の内底面側に赤外線センサ素子２が実装されている。赤外線センサ素子２の電極となる導体パターン２９，２９（図２を参照）は、例えば、金線などの金属ワイヤ７，７を介してセラミックパッケージ１の前記凹部の前記内底面に設けられた配線電極８，８と電気的に接続されている。配線電極８，８は、セラミックパッケージ１の厚み方向に設けられた配線９，９を介してセラミックパッケージ１の裏面と側面とに跨って設けられた外部電極１０，１０と電気的に接続させてある。なお、本実施形態の断熱部５についての詳細な説明は後述する。   The ceramic package 1 has the concave portion for accommodating the infrared sensor element 2, and the infrared sensor element 2 is mounted on the inner bottom surface side of the concave portion. Conductive patterns 29 and 29 (see FIG. 2) serving as electrodes of the infrared sensor element 2 are, for example, wiring provided on the inner bottom surface of the concave portion of the ceramic package 1 via metal wires 7 and 7 such as gold wires. It is electrically connected to the electrodes 8 and 8. The wiring electrodes 8 and 8 are electrically connected to the external electrodes 10 and 10 provided across the back surface and the side surface of the ceramic package 1 through the wirings 9 and 9 provided in the thickness direction of the ceramic package 1. is there. In addition, the detailed description about the heat insulation part 5 of this embodiment is mentioned later.

セラミックパッケージ１は、赤外線センサ素子２に外部からの赤外線を入射させるための赤外線透過キャップ４が設けられたリッド３を蓋としてセラミックパッケージ１の前記凹部の内部を気密封止する。リッド３とセラミックパッケージ１とを気密性よく強固に接合するためには、抵抗シーム溶接で行うことができる。そのため、セラミックパッケージ１上には、リッド３と抵抗シーム溶接が可能なようにシームリング（例えば、コバールからなるリングなど）１２が設けられている。なお、抵抗シーム溶接する場合には、シームリング１２と当接するセラミックパッケージ１上に、シーム溶接用の金属（例えば、Ｗ膜、ＮｉメッキおよびＡｕメッキなど）を形成することが好ましい。   The ceramic package 1 hermetically seals the inside of the concave portion of the ceramic package 1 with a lid 3 provided with an infrared transmission cap 4 for allowing infrared rays from the outside to enter the infrared sensor element 2 as a lid. In order to firmly join the lid 3 and the ceramic package 1 with good airtightness, resistance seam welding can be used. Therefore, a seam ring (for example, a ring made of Kovar) 12 is provided on the ceramic package 1 so as to enable resistance seam welding with the lid 3. In the case of resistance seam welding, it is preferable to form a seam welding metal (for example, W film, Ni plating, Au plating, etc.) on the ceramic package 1 in contact with the seam ring 12.

また、セラミックパッケージ１の前記凹部の形状、セラミックパッケージ１に設けられた配線電極８，８、配線９，９、外部電極１０，１０やシーム溶接用の金属の一部は、セラミックパッケージ１の焼成と同時に形成させることができる。   Further, the shape of the concave portion of the ceramic package 1, the wiring electrodes 8 and 8, the wirings 9 and 9, the external electrodes 10 and 10 provided on the ceramic package 1, and a part of the metal for seam welding are fired on the ceramic package 1 It can be formed at the same time.

このようなセラミックパッケージ１は、その形成時に配線電極８，８、配線９，９、外部電極１０，１０等を所望の形状に形成することが容易で、キャンパッケージと比較して複雑な配線を行うことが可能になる。そのため、赤外線センサ２０をプリント配線板などの配線基板（図示しない）に実装するときに実装配置の自由度が向上する。また、セラミックパッケージ１は、赤外線センサ２０を前記配線基板へ実装させる際に、セラミックパッケージ１の前記裏面と前記側面に設けられた外部電極１０，１０で表面実装することもできるし、上記外部電極１０，１０の代わりにリード端子を用いて挿入実装するなど所望に応じて実装方法の選択の幅を広くすることができる。   Such a ceramic package 1 can easily form the wiring electrodes 8 and 8, the wirings 9 and 9, the external electrodes 10 and 10 in a desired shape at the time of formation, and has a complicated wiring compared to the can package. It becomes possible to do. Therefore, when mounting the infrared sensor 20 on a wiring board (not shown) such as a printed wiring board, the degree of freedom of mounting arrangement is improved. Further, when mounting the infrared sensor 20 on the wiring board, the ceramic package 1 can be surface-mounted by the external electrodes 10 and 10 provided on the back surface and the side surface of the ceramic package 1. The range of selection of the mounting method can be widened as desired, such as insertion mounting using lead terminals instead of 10 and 10.

このような、セラミックパッケージ１の材料としては、内部に実装させる赤外線センサ素子２にノイズが生じないように赤外線の透過率が低く、不活性ガスを封入したり真空排気させるなど気密封止させる場合には、ガスバリア性が高いことが要求される。そのため、特に、外部雰囲気からの熱の影響を極力低減させ、赤外線センサ素子２の感度をより向上させるためには、窒化アルミニウムや炭化珪素と比較して熱伝導率の低いアルミナやシリカ系セラミックを材料として用いることがより好ましい。なお、セラミックパッケージ１をアルミナで形成させた場合は、線膨張係数がおよそ７．１ｐｐｍ／Ｋとなる。   As a material for such a ceramic package 1, when the infrared sensor element 2 to be mounted therein has a low infrared transmittance so as not to generate noise, it is hermetically sealed, for example, sealed with an inert gas or evacuated. Is required to have a high gas barrier property. Therefore, in particular, in order to reduce the influence of heat from the external atmosphere as much as possible and further improve the sensitivity of the infrared sensor element 2, alumina or silica-based ceramic having a lower thermal conductivity than aluminum nitride or silicon carbide is used. More preferably, it is used as a material. In addition, when the ceramic package 1 is formed of alumina, the linear expansion coefficient is approximately 7.1 ppm / K.

本実施形態では、例えば、外形寸法が縦２０ｍｍ×横２０ｍｍ×厚み１ｍｍであり、内部に凹部を有する主としてアルミナから構成されたセラミックパッケージ１を用いることができる。   In the present embodiment, for example, a ceramic package 1 having an outer dimension of 20 mm in length, 20 mm in width, and 1 mm in thickness and having a recess inside may be used.

次に、赤外線センサ素子２について図２を用いて説明する。   Next, the infrared sensor element 2 will be described with reference to FIG.

赤外線センサ素子２は、平面視形状が矩形板状となるベース基板２１、ベース基板２１の一表面側に配置され赤外線を吸収するとともに該吸収による温度変化を検知する温度検知部２３、および温度検知部２３がベース基板２１から離間して配置されるように温度検知部２３を支持する支持部４１から構成されている。また、温度検知部２３がベース基板２１の一表面から離間して配置されており、ベース基板２１の前記一表面上に、温度検知部２３を透過した赤外線を温度検知部２３側へ反射する赤外線反射部２６が形成されている。   The infrared sensor element 2 includes a base substrate 21 having a rectangular plate shape in plan view, a temperature detector 23 that is disposed on one surface side of the base substrate 21 and absorbs infrared rays and detects a temperature change due to the absorption, and a temperature detector The support unit 41 is configured to support the temperature detection unit 23 so that the unit 23 is disposed away from the base substrate 21. In addition, the temperature detection unit 23 is disposed away from one surface of the base substrate 21, and the infrared light that has passed through the temperature detection unit 23 is reflected on the one surface of the base substrate 21 toward the temperature detection unit 23 side. A reflection portion 26 is formed.

ベース基板２１は、シリコン基板２１ａと、当該シリコン基板２１ａの前記一表面側に形成されたシリコン酸化膜からなる絶縁膜２１ｂと、当該シリコン基板２１ａの他表面側に形成されたシリコン酸化膜からなる絶縁膜２１ｃとで構成してある。なお、図２（ａ）における赤外線センサ素子２は、同図（ｂ）における赤外線センサ素子２のＤ−Ｄ’断面に相当する断面を示してある。   The base substrate 21 includes a silicon substrate 21a, an insulating film 21b made of a silicon oxide film formed on the one surface side of the silicon substrate 21a, and a silicon oxide film formed on the other surface side of the silicon substrate 21a. It is comprised with the insulating film 21c. In addition, the infrared sensor element 2 in FIG. 2A shows a cross section corresponding to the D-D ′ cross section of the infrared sensor element 2 in FIG.

ベース基板２１には、２つの支持ポスト部４２ａ，４２ａが立設され、ベース基板２１側とは反対側に温度検知部２３が形成される支持部４１が梁部４２ｂ，４２ｂを介して支持ポスト４２ａ，４２ａと連結保持されている。   Two support post portions 42a and 42a are erected on the base substrate 21, and a support portion 41 in which the temperature detection portion 23 is formed on the side opposite to the base substrate 21 side is supported via the beam portions 42b and 42b. 42a and 42a are connected and held.

温度検知部２３は、温度に応じて電気的抵抗値が変化する抵抗ボロメータ形のセンシングエレメントを用いており、支持部４１側のＴｉ膜と当該Ｔｉ膜上のＴｉＯ２膜との積層膜を例えば、スパッタ法、蒸着法、ＣＶＤ法などの薄膜形成方法により形成してある。なお、温度検知部２３は、Ｔｉ膜とＴｉＯ膜との積層膜、Ｔｉ膜とＴｉＮ膜との積層膜、Ｔｉ膜とＴｉＯＮ膜との積層膜で形成してもよいし、抵抗ボロメータ形のセンシングエレメントの材料としては、Ｔｉに限られず、例えば、アモルファスＳｉ、ＶＯｘなどを採用してもよい。 The temperature detection unit 23 uses a resistance bolometer-type sensing element whose electrical resistance value changes according to temperature. For example, a laminated film of a Ti film on the support unit 41 side and a TiO 2 film on the Ti film is used. The film is formed by a thin film forming method such as sputtering, vapor deposition or CVD. The temperature detector 23 may be formed of a laminated film of a Ti film and a TiO film, a laminated film of a Ti film and a TiN film, a laminated film of a Ti film and a TiON film, or a resistance bolometer type sensing. The material of the element is not limited to Ti, and for example, amorphous Si, VOx, etc. may be adopted.

また、温度検知部２３は、温度に応じて電気抵抗値が変化するセンシングエレメントに限られず、温度に応じて誘電率が変化するセンシングエレメントなどを採用してもよく、いずれのセンシングエレメントを採用した場合でも、材料を適宜選択することで一般的な薄膜形成技術を利用して形成することができる。ここにおいて、温度に応じて誘電率の変化するセンシングエレメントの材料としては、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）、ＢＳＴ（チタン酸バリウムストロンチウム）などを採用することができる。   The temperature detector 23 is not limited to a sensing element whose electrical resistance value changes according to temperature, and may employ a sensing element whose dielectric constant changes according to temperature, and any sensing element is adopted. Even in this case, it can be formed by using a general thin film forming technique by appropriately selecting a material. Here, as a material of the sensing element whose dielectric constant changes depending on the temperature, for example, PZT (lead zirconate titanate), BST (barium strontium titanate) or the like can be employed.

温度検知部２３は、平面視形状において、蛇行した形状（ここでは、つづら折れ状の形状）に形成されており、両端部が脚部４２，４２に沿って延長された配線層２８，２８を介してベース基板２１の上記一表面上の金属膜（例えば、Ａｕ膜、Ａｌ−Ｓｉ膜など）からなる上記導体パターン２９，２９と電気的に接続されている（図２（ｂ）を参照）。なお、配線層２８，２８を温度検知部２３と同じ積層膜で構成し、配線層２８，２８と温度検知部２３とを同時に形成することができるが、配線層２８，２８の材料は、特に限定するものではなく、Ａｌ、Ｗ、ＷＮ、ＷＳｉ、Ｔａ、ＴａＮ、Ｍｏ、Ｔｉ、ＴｉＮ、ＴｉＳｉの群から選択される１種類でもよい。配線層２８，２８を複数層により形成する場合には、これらの群から選択される複数種類の材料を適宜採用すればよい。   The temperature detection unit 23 is formed in a meandering shape (here, a zigzag shape) in a plan view, and the wiring layers 28 and 28 having both end portions extended along the leg portions 42 and 42 are formed. And electrically connected to the conductor patterns 29 and 29 made of a metal film (for example, Au film, Al-Si film, etc.) on the one surface of the base substrate 21 (see FIG. 2B). . The wiring layers 28 and 28 can be formed of the same laminated film as the temperature detection unit 23, and the wiring layers 28 and 28 and the temperature detection unit 23 can be formed at the same time. There is no limitation, and one type selected from the group of Al, W, WN, WSi, Ta, TaN, Mo, Ti, TiN, and TiSi may be used. When the wiring layers 28 and 28 are formed of a plurality of layers, a plurality of types of materials selected from these groups may be appropriately employed.

温度検知部２３は、支持部４１に保持され、支持部４１は、ベース基板２１側の表面に形成され多孔質シリカ膜４１ａが水分を吸着するのを防止するシリコン酸化膜からなる第１のバリア膜４１ｂと、支持部４１のベース基板２１側とは反対側の表面に形成されたシリコン酸化膜からなる第２のバリア膜４１ｃとから構成されている。すなわち、多孔質シリカ膜４１ａがシリコン酸化膜からなる第１および第２のバリア膜４１ｂ，４１ｃで挟まれた板状に構成され、この板状の第２のバリア膜４１ｃ上に温度検知部２３を設けている。   The temperature detection unit 23 is held by the support unit 41. The support unit 41 is a first barrier formed of a silicon oxide film that is formed on the surface on the base substrate 21 side and prevents the porous silica film 41a from adsorbing moisture. The film 41b and the second barrier film 41c made of a silicon oxide film formed on the surface of the support portion 41 opposite to the base substrate 21 are configured. That is, the porous silica film 41a is formed in a plate shape sandwiched between the first and second barrier films 41b and 41c made of a silicon oxide film, and the temperature detection unit 23 is formed on the plate-like second barrier film 41c. Is provided.

支持部４１を構成する多孔質シリカの材料としては、多孔質の酸化シリコンの一種である多孔質シリカを採用することができ、多孔質の酸化シリコン系有機ポリマーの一種であるメチル含有ポリシリキサン、多孔質の酸化シリコン系無機ポリマーの一種であるＳｉ−Ｈ含有ポリシロキサン、シリカエアロゲルなどを採用してもよい。ここで、支持部４１として、多孔質シリカを用いているため、シリコンと比較して熱伝導率を低くし、赤外線センサ素子２の感度を向上することができる。多孔質シリカの多孔度は、小さすぎると断熱し難くなり、多孔度を大きくし過ぎると機械的強度が低くなる傾向にある。そのため、支持部４１に用いられる多孔質シリカの多孔度は、所望の特性によって適宜設定することができるが、１０％から９０％が好ましい。   As a material of the porous silica constituting the support portion 41, porous silica which is a kind of porous silicon oxide can be adopted, and methyl-containing polysiloxane which is a kind of porous silicon oxide organic polymer, porous Si-H containing polysiloxane, silica airgel, etc., which are a kind of high quality silicon oxide based inorganic polymer, may be employed. Here, since porous silica is used as the support portion 41, the thermal conductivity can be lowered as compared with silicon, and the sensitivity of the infrared sensor element 2 can be improved. If the porosity of the porous silica is too small, it becomes difficult to insulate, and if the porosity is too large, the mechanical strength tends to be low. Therefore, the porosity of the porous silica used for the support portion 41 can be appropriately set according to desired characteristics, but is preferably 10% to 90%.

赤外線反射部２６は、赤外線を反射し温度検知部２３で効率よく吸収できるようにベース基板２１上に好適に設けられる。赤外線反射部２６の材料としては、例えば、人体から放射される８μｍから１３μｍの波長帯の赤外線を検出対象とする場合、導体パターン２９，２９の材料と同じＡｕを採用することができる。なお、製造プロセスの簡略化のため、導体パターン２９，２９の材料としてＡｕ−Ｓｉを用いた場合は、赤外線反射部２６の材料としてＡｕ−Ｓｉを用いることもできる。   The infrared reflection unit 26 is preferably provided on the base substrate 21 so as to reflect infrared rays and be efficiently absorbed by the temperature detection unit 23. As a material of the infrared reflecting portion 26, for example, when infrared rays having a wavelength band of 8 μm to 13 μm radiated from a human body are to be detected, the same Au as the material of the conductor patterns 29 and 29 can be employed. In order to simplify the manufacturing process, when Au—Si is used as the material of the conductor patterns 29, 29, Au—Si can be used as the material of the infrared reflecting portion 26.

脚部４２，４２は、ベース基板２１の上記一表面側において導体パターン２９，２９に立設された２つの円筒状の支持ポスト部４２ａ，４２ａと、各支持ポスト部４２ａ，４２ａそれぞれの上端部と支持部４１とを連結した梁部４２ｂ，４２ｂとで構成されており、支持部４１とベース基板２１との間に間隙２７が形成されている。ここで、支持部４１の外周形状が矩形状であって、各梁部４２ｂ，４２ｂは、支持部４１の一側縁の長手方向の一端部から当該一側縁に直交する方向に延長され更に当該一側縁の上記一端部から他端部に向う方向に沿って延長された平面形状に形成されており、支持部４１の厚み方向に沿った中心軸に対して回転対称性を有するように配置されている。   The leg portions 42, 42 are two cylindrical support post portions 42 a, 42 a erected on the conductor patterns 29, 29 on the one surface side of the base substrate 21, and upper end portions of the respective support post portions 42 a, 42 a. And a beam portion 42b connecting the support portion 41, and a gap 27 is formed between the support portion 41 and the base substrate 21. Here, the outer peripheral shape of the support part 41 is a rectangular shape, and each beam part 42b, 42b is extended from the one end part of the longitudinal direction of the one side edge of the support part 41 in the direction orthogonal to the said one side edge. It is formed in a planar shape that extends along the direction from the one end to the other end of the one side edge, and has rotational symmetry with respect to the central axis along the thickness direction of the support portion 41. Has been placed.

また、配線層２８，２８のうち脚部４２，４２の梁部４２ｂ，４２ｂ上に形成された部位の幅は、当該配線層２８，２８を通した熱伝導を抑制するために梁部４２ｂ，４２ｂの幅寸法よりも小さく設定してある。また、配線層２８，２８のうち支持ポスト部４２ａ，４２ａに形成されている部位は、支持ポスト部４２ａ，４２ａの内周面の全体と導体パターン２９，２９の表面とに跨って形成されており、支持ポスト部４２ａ，４２ａが配線層２８，２８により補強されている。なお、支持ポスト部４２ａ，４２ａは、例えば、Ｔｉ膜からなる金属で構成させるよりも、Ｔｉ膜とＡｕ膜などとの積層膜により構成し、当該積層膜の膜厚を適宜設定することで支持ポスト部４２ａ，４２ａの機械的強度を高めることもできる。   Further, the width of the portion of the wiring layers 28, 28 formed on the beam portions 42b, 42b of the leg portions 42, 42 is set so that the beam portions 42b, It is set smaller than the width dimension of 42b. Further, portions of the wiring layers 28 and 28 formed on the support post portions 42a and 42a are formed across the entire inner peripheral surface of the support post portions 42a and 42a and the surfaces of the conductor patterns 29 and 29. The support post portions 42 a and 42 a are reinforced by the wiring layers 28 and 28. The support post portions 42a and 42a are constituted by a laminated film of a Ti film and an Au film, for example, rather than being constituted by a metal made of a Ti film, and are supported by appropriately setting the film thickness of the laminated film. The mechanical strength of the post portions 42a and 42a can also be increased.

このような赤外線センサ素子２を形成するためには、例えば、ベース基板２１の基礎となる単結晶のシリコン基板２１ａの前記一表面側および前記他表面側それぞれにシリコン酸化膜からなる絶縁膜２１ｂ，２１ｃを熱酸化法により形成した後、ベース基板２１の一表面側に金属膜をＣＶＤ法や蒸着など各種成膜方法で成膜し、所望の形状にエッチングすることで導体パターン２９，２９や赤外線反射部２６を形成する。   In order to form such an infrared sensor element 2, for example, an insulating film 21 b made of a silicon oxide film on each of the one surface side and the other surface side of a single crystal silicon substrate 21 a serving as a base of the base substrate 21, After forming 21c by thermal oxidation, a metal film is formed on one surface side of the base substrate 21 by various film forming methods such as CVD and vapor deposition, and etched into a desired shape, thereby conducting conductor patterns 29, 29 and infrared rays. The reflection part 26 is formed.

次に、ベース基板２１の前記一表面の全面に、後にアッシング除去され間隙２７を構成する樹脂層（例えば、ポリイミドなど）を回転塗布により形成する。この樹脂層を支持部４１を形成するために利用する。すなわち、前記樹脂層上に、スパッタ法などによりシリコン酸化膜からなる第１のバリア層４１ｂ、ゾルゲル法などにより多孔質シリカ膜４１ａ、スパッタ法などによりシリコン酸化膜からなる第２のバリア層４１ｃをそれぞれ成膜し、所望の形状にフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いてパターニングすることで、支持部４１を形成する。   Next, a resin layer (for example, polyimide or the like) that is later removed by ashing and forms the gap 27 is formed on the entire surface of the one surface of the base substrate 21 by spin coating. This resin layer is used to form the support portion 41. That is, a first barrier layer 41b made of a silicon oxide film by a sputtering method or the like, a porous silica film 41a by a sol-gel method or the like, and a second barrier layer 41c made of a silicon oxide film by a sputtering method or the like are formed on the resin layer. Each of the films is formed and patterned into a desired shape using a photolithography technique and an etching technique, thereby forming the support portion 41.

こうして形成された支持部４１上に温度検知部２３を所望の形状に形成した後、ＮＨ３ガス、Ｈ２ガス、Ｈ２ガスとＨｅガスとの混合ガスやＮ２ガスとＨｅガスとの混合ガスの群から選択される１種のガスのプラズマを利用してアッシング処理することで、前記樹脂層を除去して図２のごとき間隙２７を有する赤外線センサ素子２を形成することができる。 After the temperature detector 23 is formed in a desired shape on the support 41 thus formed, NH 3 gas, H 2 gas, a mixed gas of H 2 gas and He gas, and a mixture of N 2 gas and He gas are mixed. The infrared sensor element 2 having the gap 27 as shown in FIG. 2 can be formed by removing the resin layer by performing an ashing process using plasma of one kind of gas selected from a group of gases.

こうして形成された赤外線センサ素子２は、例えば、平面視形状が３ｍｍ角程度で形成することができ、セラミックパッケージ１の前記凹部の前記内底面側の所定位置に有機材料からなる接着剤（例えば、高真空対応のエポキシ系樹脂）である接着層１１を介して実装することができる。なお、赤外線センサ素子２とセラミックパッケージ１との接合方法は、有機材料からなる接着剤だけに限らず、例えば、接着層１１の材料としてＡｕ-Ｓｎ共晶、Ａｕ−Ｓｉ共晶や半田を採用してもよいが、製造工程において赤外線センサ２０の内部に不要なガスが残留ガスとして残らない材料を用いることが好ましい。   The infrared sensor element 2 thus formed can be formed, for example, with a plan view shape of about 3 mm square, and an adhesive made of an organic material (for example, at a predetermined position on the inner bottom surface side of the concave portion of the ceramic package 1 (for example, It can be mounted via an adhesive layer 11 which is a high vacuum compatible epoxy resin. Note that the bonding method of the infrared sensor element 2 and the ceramic package 1 is not limited to an adhesive made of an organic material. For example, an Au—Sn eutectic, Au—Si eutectic, or solder is used as the material of the adhesive layer 11. However, it is preferable to use a material in which unnecessary gas does not remain as residual gas in the infrared sensor 20 in the manufacturing process.

また、図１で示した赤外線センサ２０においては、赤外線センサ素子２の導体パターン２９，２９と、セラミックパッケージ１の配線電極８，８とを金属ワイヤ７，７により電気的に接続させてあるが、赤外線センサ素子２のベース基板２１に予め貫通孔配線を貫設すると共にベース基板２１の前記他表面側に前記貫通孔配線に電気的に接続させた外部接続用電極を形成しておき、半田などを介してセラミックパッケージ１の配線電極８，８と電気的に接続（図示しない）することにより、温度検知部２３の出力をセラミックパッケージ１の外部へ取り出すこともできる。   In the infrared sensor 20 shown in FIG. 1, the conductor patterns 29 and 29 of the infrared sensor element 2 and the wiring electrodes 8 and 8 of the ceramic package 1 are electrically connected by metal wires 7 and 7. A through hole wiring is previously provided in the base substrate 21 of the infrared sensor element 2 and an external connection electrode electrically connected to the through hole wiring is formed on the other surface side of the base substrate 21. The output of the temperature detection unit 23 can be taken out of the ceramic package 1 by being electrically connected (not shown) to the wiring electrodes 8 and 8 of the ceramic package 1 through the above.

次に、赤外線センサ２０に用いられるリッド３は、セラミックパッケージ１を気密封止が可能な蓋として用いられる。リッド３には、セラミックパッケージ１の内底面側に実装させた赤外線センサ素子２に外部から赤外線を入射させるための開口部３ａを有し、開口部３ａを覆うように赤外線透過キャップ４が接合される。したがって、リッド３は不要な電磁波を遮蔽して、赤外線センサ素子２へのノイズを除去すると共に気密封止を両立できるものが好ましい。リッド３とセラミックパッケージ１とをシーム溶接する場合は、リッド３が導電性を有することが好ましく、リッド３と赤外線透過キャップ４とを低融点ガラスにより接合する場合は、リッド３の表面に酸化膜を有することが好ましい。   Next, the lid 3 used for the infrared sensor 20 is used as a lid capable of hermetically sealing the ceramic package 1. The lid 3 has an opening 3a for allowing infrared rays to be incident on the infrared sensor element 2 mounted on the inner bottom surface side of the ceramic package 1, and an infrared transmitting cap 4 is joined so as to cover the opening 3a. The Therefore, it is preferable that the lid 3 shields unnecessary electromagnetic waves, removes noise to the infrared sensor element 2 and can achieve both airtight sealing. When the lid 3 and the ceramic package 1 are seam welded, it is preferable that the lid 3 has conductivity. When the lid 3 and the infrared transmitting cap 4 are joined by a low melting point glass, an oxide film is formed on the surface of the lid 3. It is preferable to have.

また、リッド３は、セラミックパッケージ１の材料および赤外線透過キャップ４の材料それぞれの線膨張係数を考慮して、線膨張係数が４〜６ｐｐｍ／Ｋ程度の材料を用いることが好ましい。このようなリッド３の材料として、コバール、ステンレスや鉄などを用いることができる。なお、リッド３に設けられる開口部３ａの形状は、円形、楕円形、正方形や長方形など所望に応じて種々形成することができる。   The lid 3 is preferably made of a material having a linear expansion coefficient of about 4 to 6 ppm / K in consideration of the linear expansion coefficients of the material of the ceramic package 1 and the material of the infrared transmission cap 4. As a material for such a lid 3, Kovar, stainless steel, iron, or the like can be used. In addition, the shape of the opening part 3a provided in the lid 3 can be variously formed as desired, such as a circle, an ellipse, a square, and a rectangle.

本実施形態のリッド３として、例えば、予め平面視形状が矩形の５ｍ角程度の開口部３ａを形成した縦２０ｍｍ×横２０ｍｍ×厚み０．２ｍｍ程度のコバールからなる板体を用いることができる。リッド３と赤外線透過キャップ４とを接合材６として低融点ガラスにより接合する場合は、コバールからなる前記板体の表面に金属メッキ層（例えば、ＮｉＰメッキなど）を施すことが好ましい。   As the lid 3 of the present embodiment, for example, a plate made of Kovar having a length of 20 mm × width of 20 mm × thickness of about 0.2 mm, in which an opening 3 a having a rectangular shape in plan view and having a rectangular shape of about 5 m square can be used. When the lid 3 and the infrared transmission cap 4 are bonded by the low melting point glass as the bonding material 6, it is preferable to apply a metal plating layer (for example, NiP plating) on the surface of the plate made of Kovar.

赤外線透過キャップ４は、リッド３の開口部３ａを覆うように接合され赤外線センサ素子２に赤外線を入射させるためのものであり、平板の板状に形成することもできるが、視野角を広げるため外部からの赤外線を集光可能なレンズ形状とすることもできる。このような赤外線透過キャップ４のレンズ形状としては、例えば、図１に示したように凸レンズとすることもできるが、これに限られず、凹レンズ、シリンドリカルレンズ、楕円球面レンズ、フレネルレンズや回折レンズなどとすることもできる。   The infrared transmission cap 4 is joined so as to cover the opening 3a of the lid 3 and allows infrared rays to be incident on the infrared sensor element 2. The infrared transmission cap 4 can be formed in a flat plate shape, but in order to widen the viewing angle. A lens shape capable of collecting infrared rays from the outside can also be used. The lens shape of the infrared transmitting cap 4 can be, for example, a convex lens as shown in FIG. 1, but is not limited thereto, and is not limited to a concave lens, a cylindrical lens, an elliptical spherical lens, a Fresnel lens, a diffraction lens, or the like. It can also be.

また、赤外線透過キャップ４の材料としては、例えば、Ｓｉ、Ｇｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅなどの半導体材料が好適に挙げられる。赤外線透過キャップ４の材料の線膨張係数としては、２．７〜３ｐｐｍ／Ｋのものを好適に用いることができる。なお、赤外線透過キャップ４をレンズ形状とするには、例えば、陽極酸化技術を応用した半導体レンズの形成方法により形成することができる。   Moreover, as a material of the infrared transmission cap 4, semiconductor materials, such as Si, Ge, ZnS, ZnSe, are mentioned suitably, for example. As the linear expansion coefficient of the material of the infrared transmission cap 4, a material having a density of 2.7 to 3 ppm / K can be suitably used. In addition, in order to make the infrared transmission cap 4 into a lens shape, for example, it can be formed by a method of forming a semiconductor lens using an anodizing technique.

より具体的には、陽極酸化技術を応用して赤外線透過キャップ４となる半導体レンズを形成する（特許第３８９７０５６号公報参照）ために、所望のレンズ形状に応じてパターン設計した陽極を半導体基板（例えば、シリコン基板）の一表面側に半導体基板とオーミック接触をなすように形成する。例えば、図１に示したように凸レンズ形状の赤外線透過キャップ４を形成するために、前記半導体基板の前記一表面上に陽極の基礎となる導電性層を形成した後、該導電性層に円形状に開口した部位を設け前記半導体基板の前記一表面の一部が円形状に露出するようにパターニングを行う。   More specifically, in order to form a semiconductor lens to be the infrared transmitting cap 4 by applying an anodizing technique (see Japanese Patent No. 3897056), an anode having a pattern designed according to a desired lens shape is formed on a semiconductor substrate ( For example, a silicon substrate is formed on one surface side so as to be in ohmic contact with the semiconductor substrate. For example, in order to form a convex lens-shaped infrared transmitting cap 4 as shown in FIG. 1, after forming a conductive layer serving as a base of an anode on the one surface of the semiconductor substrate, a circular layer is formed on the conductive layer. Patterning is performed so that a part opened in a shape is provided and a part of the one surface of the semiconductor substrate is exposed in a circular shape.

次に、前記半導体基板の構成元素の酸化物をエッチング除去可能な電解液中に、前記半導体基板の他表面における多孔質部の形成予定領域全域を浸す。   Next, the entire region where the porous portion is to be formed on the other surface of the semiconductor substrate is immersed in an electrolytic solution capable of etching away oxides of constituent elements of the semiconductor substrate.

その後、前記半導体基板の前記他表面側に対向配置される陰極と陽極との間に通電させ、前記半導体基板の前記他表面側に所望形状の多孔質部を酸化により形成する。続いて、前記半導体基板に形成された前記多孔質部をエッチングなどにより除去することで、凸レンズ形状の赤外線透過キャップ４を形成することができる。   Thereafter, a current is passed between the cathode and the anode disposed opposite to the other surface side of the semiconductor substrate to form a porous portion having a desired shape on the other surface side of the semiconductor substrate by oxidation. Subsequently, by removing the porous part formed on the semiconductor substrate by etching or the like, the infrared transmission cap 4 having a convex lens shape can be formed.

なお、所望のレンズ形状に応じてパターン設計した陽極の代わりに、所望のレンズ形状に応じてパターン設計した絶縁層を半導体基板の一表面側に形成し、前記絶縁層を有する前記半導体基板の前記一表面側に導電層を形成する、或いは前記絶縁層を有する前記半導体基板の一表面側と電解液を介して通電用電極を対向配置することで、前記半導体基板の前記他表面側に、後に除去される多孔質部を形成することもできる。また、前記導電性層に円形状に開口した部位を設ける代わりに、平面形状が長方形状の陽極を形成すれば、赤外線透過キャップ４として平凹型のシリンドリカルレンズを形成することもできる。   Instead of the anode having a pattern designed according to a desired lens shape, an insulating layer having a pattern designed according to a desired lens shape is formed on one surface side of the semiconductor substrate, and the semiconductor substrate having the insulating layer A conductive layer is formed on one surface side, or one surface side of the semiconductor substrate having the insulating layer is disposed opposite to the current-carrying electrode via an electrolytic solution, so that the other surface side of the semiconductor substrate is The porous part to be removed can also be formed. Further, instead of providing a circular opening in the conductive layer, a plano-concave cylindrical lens can be formed as the infrared transmitting cap 4 by forming an anode having a rectangular planar shape.

また、赤外線透過キャップ４の形状を非球面レンズとすることで、凸レンズと比較してレンズ効果を持たせつつ、赤外線センサ素子２に対する焦点距離を短くすることができる。そのため、図３に示すように、赤外線透過キャップ４を非球面レンズ４ｂとした赤外線センサ２０（図３（ｂ））の厚みｈ２は、赤外線透過キャップ４が凸レンズ形状４ａとした赤外線センサ２０（図３（ａ））の厚みｈ１と比較して全体の厚みを薄型化することもできる。   Moreover, the focal length with respect to the infrared sensor element 2 can be shortened, giving a lens effect compared with a convex lens by making the shape of the infrared transmission cap 4 into an aspherical lens. Therefore, as shown in FIG. 3, the thickness h2 of the infrared sensor 20 (FIG. 3B) in which the infrared transmission cap 4 is an aspheric lens 4b is the same as the thickness h2 of the infrared sensor 20 (FIG. 3B) in which the infrared transmission cap 4 is a convex lens shape 4a. The overall thickness can be reduced as compared with the thickness h1 of 3 (a)).

このように赤外線センサ２０全体が薄型化した場合は、赤外線センサ２０の製造時に生ずる熱が、セラミックパッケージ１の内底面側から赤外線センサ素子２に伝導しやすいため、赤外線センサ素子２に悪影響を及ぼす熱が伝導するのを阻止させる断熱部５の効果がより大きくなる。なお、非球面レンズ４ｂの形状としては、フレネルレンズや回折レンズなどが挙げられる。   When the entire infrared sensor 20 is reduced in thickness as described above, heat generated during the manufacture of the infrared sensor 20 is easily conducted from the inner bottom surface side of the ceramic package 1 to the infrared sensor element 2, and thus the infrared sensor element 2 is adversely affected. The effect of the heat insulating portion 5 that prevents heat from conducting is further increased. Note that examples of the shape of the aspherical lens 4b include a Fresnel lens and a diffraction lens.

接合材６は、リッド３の開口部３ａを塞ぐようにリッド３と赤外線透過キャップ４とを気密接合が可能なものであり、このような接合材６の材料としては、低融点ガラス、有機材料からなる接着剤や半田などが挙げられる。接合材６は、リッド３と赤外線透過キャップ４との中間的な線膨張係数とすることができるものが好ましく、これによりリッド３と赤外線透過キャップ４とをリフロー方式で接合させる場合、リッド３と赤外線透過キャップ４間に生ずる熱応力により赤外線透過キャップ４などが破損することを抑制することができる。接合材６として低融点ガラスを用いた場合は、リッド３と赤外線透過キャップ４との気密接合時に、有機材料からなる接着剤や半田と比較して不要なガスの発生が少なくより好ましい。   The bonding material 6 is capable of hermetically bonding the lid 3 and the infrared transmission cap 4 so as to close the opening 3a of the lid 3. Examples of the material of the bonding material 6 include low melting point glass and organic materials. An adhesive or solder made of It is preferable that the bonding material 6 has an intermediate linear expansion coefficient between the lid 3 and the infrared transmission cap 4, and when the lid 3 and the infrared transmission cap 4 are bonded by the reflow method, It is possible to prevent the infrared transmission cap 4 and the like from being damaged by the thermal stress generated between the infrared transmission caps 4. When a low melting point glass is used as the bonding material 6, generation of unnecessary gas is less preferable at the time of airtight bonding between the lid 3 and the infrared transmission cap 4 compared to an adhesive or solder made of an organic material.

例えば、赤外線透過キャップ４としてＳｉを用いた凸レンズ形状の半導体レンズをリッド３の開口部３ａの周縁に合わせて接合する場合、接合材６として鉛フリーのビスマス系低融点ガラスのフリットをリング状にプリフォームした成形品を好適に用いることができる。   For example, when a semiconductor lens having a convex lens shape using Si as the infrared transmitting cap 4 is bonded to the periphery of the opening 3 a of the lid 3, a lead-free bismuth-based low-melting glass frit is formed in a ring shape as the bonding material 6. A preformed molded product can be suitably used.

リッド３と赤外線透過キャップ４とを接合材６により接合するためには、具体的には、リッド３の開口部３ａの端面上に接合材６となる低融点ガラスのプリフォーム成形品を設置し、その上に開口部３ａを塞ぐように赤外線透過キャップ４を重ね合わせる。   In order to bond the lid 3 and the infrared transmitting cap 4 with the bonding material 6, specifically, a low-melting glass preform molded product to be the bonding material 6 is installed on the end surface of the opening 3 a of the lid 3. The infrared transmission cap 4 is overlaid so as to close the opening 3a.

このような積層物を大気雰囲気下で予備加熱し、低融点ガラスのプリフォーム成形品内の不要なバインダを除去した後、リッド３の酸化防止のため真空雰囲気下で低融点ガラスの焼成温度まで加熱することでリッド３と赤外線透過キャップ４とを気密接合することができる。   Such a laminate is preheated in an air atmosphere to remove an unnecessary binder in the low-melting-point glass preform, and then is heated to the firing temperature of the low-melting-point glass in a vacuum atmosphere to prevent the lid 3 from being oxidized. By heating, the lid 3 and the infrared transmission cap 4 can be hermetically bonded.

なお、赤外線透過キャップ４とリッド３との接合において、接合材６の材料として半田を用いる場合は、赤外線透過キャップ４が固着されるリッド３表面に金属層（例えば、Ｃｕ−ＮｉＰ−Ａｕからなるメッキなど）を形成することで半田との接合性を向上させることが好ましい。   When solder is used as the material of the bonding material 6 in the bonding between the infrared transmitting cap 4 and the lid 3, a metal layer (for example, Cu—NiP—Au is formed on the surface of the lid 3 to which the infrared transmitting cap 4 is fixed. It is preferable to improve solderability by forming a plating or the like.

赤外線透過キャップ４を接合したリッド３と、セラミックパッケージ１と、を気密封止するためには、Ｎ２ガス雰囲気中でシーム溶接機を用いて溶接することにより不要なガスの発生が少なく赤外線センサ２０の内部にＮ２が封入された気密封止をすることができる。なお、Ｎ２ガスの代わりに他の不活性ガスを封入してもよいし、真空気密封止を行ってもよい。さらに、真空気密封止を行う場合は、リッド３とセラミックパッケージ１との溶接した部位や赤外線センサ素子２をセラミックパッケージ１にダイボンドする有機材料からなる接着層１１（エポキシ樹脂など）から微量のガスが発生することがある。そのため、残留ガスを除去するためのゲッタ１３を赤外線センサ２０の内部空間側のリッド３表面に配置させ、ゲッタ１３を活性化させて気密封止した赤外線センサ２０内部の残留ガスを除去してもよい。ゲッタ１３は、電流加熱やレーザ加熱などにより外部から活性化することができ、不要な残留ガスを吸着して、例えば、赤外線センサ２０の内部の真空度を１Ｐａ程度以下とすることができる。 In order to hermetically seal the lid 3 to which the infrared transmission cap 4 is joined and the ceramic package 1, the generation of unnecessary gas is reduced by welding using a seam welder in an N 2 gas atmosphere. 20 can be hermetically sealed with N 2 enclosed therein. Incidentally, it may be filled with another inert gas in place of N 2 gas, it may be subjected to vacuum vapor-tight seal. Further, when performing vacuum hermetic sealing, a small amount of gas is generated from the welded portion of the lid 3 and the ceramic package 1 or from the adhesive layer 11 (epoxy resin or the like) made of an organic material that is die-bonded to the ceramic sensor 1. May occur. Therefore, even if the getter 13 for removing the residual gas is arranged on the surface of the lid 3 on the inner space side of the infrared sensor 20 and the getter 13 is activated to remove the residual gas inside the sealed infrared sensor 20. Good. The getter 13 can be activated from the outside by current heating, laser heating, or the like, and can adsorb unnecessary residual gas, for example, to reduce the degree of vacuum inside the infrared sensor 20 to about 1 Pa or less.

なお、本実施形態においては、赤外線センサ２０の内部を気密封止するにあたって、予め赤外線透過キャップ４を接合材６によりリッド３に接合させた蓋として、前記凹部が形成されたセラミックパッケージ１を気密封止させているが、セラミックパッケージ１にリッド３をシーム溶接などにより接合させた後に、リッド３の開口部３ａに赤外線透過キャップ４を接合させて気密封止してもよい。   In this embodiment, when the inside of the infrared sensor 20 is hermetically sealed, the ceramic package 1 in which the concave portion is formed is used as a lid in which the infrared transmission cap 4 is bonded to the lid 3 with the bonding material 6 in advance. However, after the lid 3 is joined to the ceramic package 1 by seam welding or the like, the infrared transmitting cap 4 may be joined to the opening 3a of the lid 3 for hermetic sealing.

このような赤外線センサ２０の製造時において、リッド３をセラミックパッケージ１にシーム溶接によって接合する場合などに生じる熱が、赤外線センサ素子２に熱破壊などを生じさせセンサ感度が低下するなどの悪影響をおよぼす場合がある。そのため、本実施形態の赤外線センサ２０には、セラミックパッケージ１の熱がセラミックパッケージ１の内底面側から赤外線センサ素子２へ伝導するのを阻止する断熱部５が形成されている。   When such an infrared sensor 20 is manufactured, heat generated when the lid 3 is joined to the ceramic package 1 by seam welding or the like has a bad effect such as causing thermal damage to the infrared sensor element 2 and lowering the sensor sensitivity. It may affect. Therefore, the infrared sensor 20 of the present embodiment is formed with a heat insulating portion 5 that prevents the heat of the ceramic package 1 from conducting from the inner bottom surface side of the ceramic package 1 to the infrared sensor element 2.

このような断熱部５により、熱が伝導するのを阻止するとは、赤外線センサ素子２に悪影響が出ない程度にセラミックパッケージ１の熱が赤外線センサ素子２へ伝導することを抑制可能なものである。具体的には、セラミックパッケージ１と赤外線センサ素子２との接触面積を低減させる構造体やセラミックパッケージ１を伝導し赤外線センサ素子２に到達する熱の伝熱経路を延ばす或いは部分的に狭くする構造体などを形成することにより赤外線センサ素子２へ伝導する熱を抑制することができる。また、セラミックパッケージ１と赤外線センサ素子２との間に断熱材料を挟むことにより、赤外線センサ素子２へ伝導する熱を抑制することもできる。さらに、これらを所望に応じて組み合わせることもできる。   Preventing heat from being conducted by such a heat insulating part 5 can suppress the conduction of heat from the ceramic package 1 to the infrared sensor element 2 to the extent that the infrared sensor element 2 is not adversely affected. . Specifically, a structure that reduces the contact area between the ceramic package 1 and the infrared sensor element 2 or a structure that extends or partially narrows the heat transfer path of heat that passes through the ceramic package 1 and reaches the infrared sensor element 2. By forming a body or the like, heat conducted to the infrared sensor element 2 can be suppressed. Moreover, the heat conducted to the infrared sensor element 2 can be suppressed by sandwiching a heat insulating material between the ceramic package 1 and the infrared sensor element 2. Furthermore, these can be combined as desired.

以下、赤外線センサ２０に用いられる断熱部５について図４の概略要部断面図を用いて詳述する。   Hereinafter, the heat insulation part 5 used for the infrared sensor 20 will be described in detail with reference to the schematic cross-sectional view of the main part of FIG.

本実施形態の断熱部５は、赤外線センサ素子２とセラミックパッケージ１との接触面積を低減する構造体により形成され、セラミックパッケージ１の内底面から部分的に突出して設けられた突起や部分的に窪んだ窪みにより構成することができる。   The heat insulating portion 5 of the present embodiment is formed by a structure that reduces the contact area between the infrared sensor element 2 and the ceramic package 1, and is a protrusion or a portion provided partially protruding from the inner bottom surface of the ceramic package 1. It can be constituted by a depressed depression.

例えば、赤外線センサ素子２を保持するセラミックパッケージ１の内底面から突出した複数本の突起５ａ，５ａ（図４（ａ）を参照）、赤外線センサ素子２が実装されるセラミックパッケージ１の前記内底面に複数形成された断面が逆三角形状などの窪み５ｂ（図４（ｂ）を参照）、赤外線センサ素子２が実装されるセラミックパッケージ１の前記内底面に外周縁の少なくとも一部で赤外線センサ素子２を保持可能な窪み５ｃ（図４（ｃ）を参照）などが挙げられる。   For example, a plurality of protrusions 5a and 5a (see FIG. 4A) protruding from the inner bottom surface of the ceramic package 1 holding the infrared sensor element 2, and the inner bottom surface of the ceramic package 1 on which the infrared sensor element 2 is mounted. A plurality of indentations 5b having an inverted triangular shape (see FIG. 4 (b)) and an infrared sensor element at least part of the outer periphery on the inner bottom surface of the ceramic package 1 on which the infrared sensor element 2 is mounted. 2 (see FIG. 4C) and the like.

このような断熱部５は、平面視形状においては、セラミックパッケージ１の前記内底面に設けられた平行な複数本の棒状の突起、リング状の突起、３点以上の柱状の突起などにより構成することができる。同様に、平面視形状において、赤外線センサ素子２が実装される赤外線センサ素子２直下のセラミックパッケージ１に、その開口形状が円形、楕円形などや三角形、四角形などの多角形を１つ以上設けた窪みにより構成とすることもできる（図示しない）。なお、このような断熱部５を形成する突起若しくは窪みの少なくとも一方は、セラミックパッケージ１の焼成時と同時に比較的簡単に形成することができる。また、赤外線センサ素子２のベース基板２１における前記他表面側にセラミックパッケージ１との接触面積を低減させる突起を設けても良い。   Such a heat insulating portion 5 is constituted by a plurality of parallel bar-shaped protrusions, ring-shaped protrusions, three or more columnar protrusions provided on the inner bottom surface of the ceramic package 1 in a plan view. be able to. Similarly, in the plan view shape, the ceramic package 1 immediately below the infrared sensor element 2 on which the infrared sensor element 2 is mounted is provided with one or more polygonal shapes such as a circle, an ellipse, a triangle, and a rectangle. It can also be set as a hollow (not shown). It should be noted that at least one of the protrusions or depressions forming the heat insulating portion 5 can be formed relatively easily at the same time as the ceramic package 1 is fired. Further, a protrusion for reducing the contact area with the ceramic package 1 may be provided on the other surface side of the base substrate 21 of the infrared sensor element 2.

本実施形態の赤外線センサ２０は、上記断熱部５が設けられていることにより、赤外線センサ２０の製造時において、リッド３とセラミックパッケージ１を加熱して気密接合する際の熱が、赤外線センサ素子２に悪影響を生じることを低減することが可能であると共に、より簡便な構成で外部雰囲気からの熱によるノイズを低減可能となる。   The infrared sensor 20 of the present embodiment is provided with the heat insulating portion 5, so that when the infrared sensor 20 is manufactured, the heat when the lid 3 and the ceramic package 1 are air-tightly bonded is the infrared sensor element. 2 can be reduced, and noise due to heat from the external atmosphere can be reduced with a simpler configuration.

なお、本実施形態の赤外線センサ２０は、セラミックパッケージ１の前記凹部の前記内底面側に１つの赤外線センサ素子２を配置させてあるが、複数個の赤外線センサ素子２を設けてもよいし、１個の赤外線センサ素子２のベース基板１の上記一表面側に複数個の温度検知部２３を設けてもよい。このような複数の部位で温度が検知できるものをアレイ状に構成することで、熱画像等を検出可能な赤外線センサ２０として構成することもできる。   In addition, although the infrared sensor 20 of this embodiment has arrange | positioned one infrared sensor element 2 in the said inner bottom face side of the said recessed part of the ceramic package 1, you may provide several infrared sensor elements 2, A plurality of temperature detectors 23 may be provided on the one surface side of the base substrate 1 of one infrared sensor element 2. An infrared sensor 20 that can detect a thermal image or the like can also be configured by configuring such a plurality of portions that can detect temperatures in an array shape.

（実施形態２）
本実施形態の赤外線センサ２０における基本構成は実施形態１と略同一であり、断熱部５が、セラミックパッケージ１と赤外線センサ素子２との接触面積を低減させる構造体により形成する代わりに、セラミックパッケージ１を伝導し赤外線センサ素子２に到達する熱の伝熱経路を延ばす或いは部分的に狭くする構造体により形成する点が異なる。なお、実施形態１と同様の構成要素には、同一の符号を付して説明を適宜省略する。 (Embodiment 2)
The basic configuration of the infrared sensor 20 of the present embodiment is substantially the same as that of the first embodiment. Instead of forming the heat insulating portion 5 with a structure that reduces the contact area between the ceramic package 1 and the infrared sensor element 2, a ceramic package is used. 1 differs in that it is formed by a structure that extends or partially narrows the heat transfer path of heat that conducts 1 and reaches the infrared sensor element 2. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component similar to Embodiment 1, and description is abbreviate | omitted suitably.

セラミックパッケージ１を伝導する熱の伝導経路を延長する或いは部分的に狭くする断熱部５としては、例えば、図５に示すように、セラミックパッケージ１の前記凹部の前記内底面に平面視形状において赤外線センサ素子２が実装されるセラミックパッケージ１の実装部位１ａと、それ以外である赤外線センサ素子２が実装されていないセラミックパッケージ１の非実装部位１ｂとの間に、セラミックパッケージ１の厚み方向であって、赤外線センサ素子２が実装されるセラミックパッケージ１の表面側と外部電極１０が形成されるセラミックパッケージ１の裏面側にそれぞれ隣接した窪み５ｄ，５ｄ，５ｄ，５ｄ（図５を参照）を形成したものが挙げられる。   As the heat insulating part 5 that extends or partially narrows the heat conduction path that conducts the ceramic package 1, for example, as shown in FIG. Between the mounting portion 1a of the ceramic package 1 on which the sensor element 2 is mounted and the non-mounting portion 1b of the ceramic package 1 on which the other infrared sensor elements 2 are not mounted, the ceramic package 1 has a thickness direction. Thus, recesses 5d, 5d, 5d, 5d (see FIG. 5) adjacent to the front surface side of the ceramic package 1 on which the infrared sensor element 2 is mounted and the back surface side of the ceramic package 1 on which the external electrode 10 is formed are formed. The thing which was done is mentioned.

言い換えれば、断面視形状において、赤外線センサ素子２が実装されていないセラミックパッケージ１の非実装部位１ｂ側から赤外線センサ素子２が実装されるセラミックパッケージの実装部位１ａ側に向かう伝熱経路を部分的に狭くし且つ、蛇行した形状にさせて伝熱経路を延長し、赤外線センサ素子２へ伝導する熱を抑制させている。   In other words, in the cross-sectional view shape, a partial heat transfer path is directed from the non-mounting portion 1b side of the ceramic package 1 where the infrared sensor element 2 is not mounted to the mounting portion 1a side of the ceramic package where the infrared sensor element 2 is mounted. The heat conduction path is extended by narrowing the shape to meandering and the heat conducted to the infrared sensor element 2 is suppressed.

このような断熱部５は、平面視形状においては、セラミックパッケージ１の内底面で、赤外線センサ素子２外形の近傍に複数の線状の溝を設けたもので形成させてもよいし、赤外線センサ素子２を囲むようにリング状の溝を用いて形成させてもよい。また、溝の代わりに複数の窪みにより形成することもできる。   Such a heat insulating part 5 may be formed by providing a plurality of linear grooves in the vicinity of the outer shape of the infrared sensor element 2 on the inner bottom surface of the ceramic package 1 in a plan view. You may form using a ring-shaped groove | channel so that the element 2 may be enclosed. Moreover, it can also form with a some hollow instead of a groove | channel.

なお、本実施形態において、断熱部５が、セラミックパッケージ１の前記凹部の内底面に平面視形状において赤外線センサ素子２が実装されるセラミックパッケージ１の実装部位１ａと、赤外線センサ素子２が実装されていないセラミックパッケージ１の非実装部位１ｂとの間にあるとは、セラミックパッケージ１の厚み方向に設けられた窪み５ｄの少なくとも一部が、実装部位１ａにあるものも含まれる。   In the present embodiment, the heat insulating portion 5 is mounted on the inner bottom surface of the recess of the ceramic package 1 with the mounting portion 1a of the ceramic package 1 on which the infrared sensor element 2 is mounted in a plan view shape, and the infrared sensor element 2. The term “between the non-mounting portion 1b of the ceramic package 1 that is not present” includes the case where at least a part of the recess 5d provided in the thickness direction of the ceramic package 1 is in the mounting portion 1a.

（実施形態３）
本実施形態の赤外線センサ２０における基本構成は実施形態１と略同一であり、断熱部５が、セラミックパッケージ１と赤外線センサ素子２との接触面積を低減させる構造体により形成させる代わりに、断熱部５としてセラミックパッケージ１と赤外線センサ素子２との間に断熱部材を設けた点が異なる。なお、実施形態１と同様の構成要素には、同一の符号を付して説明を適宜省略する。 (Embodiment 3)
The basic configuration of the infrared sensor 20 of the present embodiment is substantially the same as that of the first embodiment, and the heat insulating portion 5 is formed by a structure that reduces the contact area between the ceramic package 1 and the infrared sensor element 2. 5 is that a heat insulating member is provided between the ceramic package 1 and the infrared sensor element 2. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component similar to Embodiment 1, and description is abbreviate | omitted suitably.

本実施形態の断熱部５は、図６に示すように、赤外線センサ素子２が実装されるセラミックパッケージ１の前記凹部の内底面上に設けられた断熱部材５ｅで構成されている。   As shown in FIG. 6, the heat insulating portion 5 of the present embodiment includes a heat insulating member 5 e provided on the inner bottom surface of the concave portion of the ceramic package 1 on which the infrared sensor element 2 is mounted.

断熱部材５ｅはシート状に形成され、セラミックパッケージ１の前記内底面と接着すると共に断熱部材５ｅ上に赤外線センサ素子２と接着可能な接着層１１がシート状の断熱部材５ｅの主表面側にそれぞれ設けられている（図６を参照）。   The heat insulating member 5e is formed in a sheet shape, and adheres to the inner bottom surface of the ceramic package 1 and has an adhesive layer 11 that can be bonded to the infrared sensor element 2 on the heat insulating member 5e on the main surface side of the sheet heat insulating member 5e. Provided (see FIG. 6).

このような断熱部材５ｅは、セラミックパッケージ１の熱が赤外線センサ素子２側に伝導するのを抑制するものであって、セラミックパッケージ１の熱伝導率以下のものを用いることが好ましく、例えば、断熱部材５ｅの材料として、シリカを用いたセラミック繊維からなるシートやテフロン（登録商標）などのフッ素樹脂の多孔質材からなるシートを用いることができる。また、断熱部材５ｅに設けられた接着層１１の材料としては、例えば、エポキシ樹脂を用いることができる。   Such a heat insulating member 5e suppresses the conduction of the heat of the ceramic package 1 to the infrared sensor element 2, and preferably uses a material having a thermal conductivity equal to or lower than that of the ceramic package 1, for example, heat insulation. As the material of the member 5e, a sheet made of ceramic fiber using silica or a sheet made of a porous material of fluororesin such as Teflon (registered trademark) can be used. Moreover, as a material of the contact bonding layer 11 provided in the heat insulation member 5e, an epoxy resin can be used, for example.

これにより、赤外線センサ２０の製造時において、リッド３とセラミックパッケージ１を加熱して気密接合する際の熱が、赤外線センサ素子２に悪影響を生じることを低減することが可能であると共に、より簡便な構成で外部雰囲気からの熱によるノイズを低減可能な赤外線センサ２０とすることができる。   Thereby, at the time of manufacturing the infrared sensor 20, it is possible to reduce the adverse effect on the infrared sensor element 2 due to heat generated when the lid 3 and the ceramic package 1 are heated and hermetically bonded. With this configuration, the infrared sensor 20 can reduce noise due to heat from the external atmosphere.

また、赤外線センサ素子２全体が断熱部材５ｅを介してセラミックパッケージ１の前記凹部の前記内底面に保持することができるため、実施形態１で示したセラミックパッケージ１の前記凹部の前記内底面に突起５ａ，５ａなどを設けたものと比較して、赤外線センサ素子２に突起５ａ，５ａなどを介して部分的に熱が伝導することも阻止することができる。   Further, since the entire infrared sensor element 2 can be held on the inner bottom surface of the concave portion of the ceramic package 1 via the heat insulating member 5e, the protrusion is formed on the inner bottom surface of the concave portion of the ceramic package 1 shown in the first embodiment. Compared with a device provided with 5a, 5a, etc., it is also possible to prevent heat from being partially conducted to the infrared sensor element 2 via the projections 5a, 5a, etc.

１ セラミックパッケージ
２ 赤外線センサ素子
３ リッド
４ 赤外線透過キャップ
５ａ 突起
５ｂ，５ｃ，５ｄ 窪み
５ｅ 断熱部材
６ 接合材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ceramic package 2 Infrared sensor element 3 Lid 4 Infrared transmission cap 5a Protrusion 5b, 5c, 5d Depression 5e Thermal insulation member 6 Bonding material

Claims (3)

凹部が形成されたセラミックパッケージと、該セラミックパッケージの前記凹部の内底面側に実装された赤外線センサ素子と、該赤外線センサ素子に赤外線を入射させるための開口部が設けられ前記セラミックパッケージの前記凹部を覆うように接合されたリッドと、該リッドの前記開口部を覆うように接合された赤外線透過キャップと、を有する赤外線センサであって、
前記赤外線透過キャップは、非球面レンズであり、
前記セラミックパッケージは、前記セラミックパッケージの熱が該セラミックパッケージの内底面側から前記赤外線センサ素子へ伝導するのを阻止する断熱部が形成されてなり、該断熱部は、前記赤外線センサ素子が実装される前記セラミックパッケージの前記凹部の内底面に設けられ前記赤外線センサ素子と前記セラミックパッケージとの接触面積を低減する突起であり、該突起が前記セラミックパッケージの焼成時と同時に形成されてなることを特徴とする赤外線センサ。 A ceramic package having a recess, an infrared sensor element mounted on the inner bottom surface side of the recess of the ceramic package, and an opening for allowing infrared light to enter the infrared sensor element, the recess of the ceramic package An infrared sensor having a lid joined to cover the lid and an infrared transmission cap joined to cover the opening of the lid ,
The infrared transmission cap is an aspheric lens,
The ceramic package, pre-SL becomes the ceramic package heat is the heat insulating section is formed to prevent the conduction from the inner bottom surface of the ceramic package to the infrared sensor element, the heat insulating portion, the infrared sensor element is mounted A protrusion provided on an inner bottom surface of the recess of the ceramic package to reduce a contact area between the infrared sensor element and the ceramic package, and the protrusion is formed simultaneously with firing of the ceramic package. A featured infrared sensor. 前記リッドは、前記セラミックパッケージの線膨張係数と前記赤外線透過キャップの線膨張係数との間の線膨張係数を有することを特徴とする請求項１に記載の赤外線センサ。 The infrared sensor according to claim 1, wherein the lid has a linear expansion coefficient between a linear expansion coefficient of the ceramic package and a linear expansion coefficient of the infrared transmission cap . 前記赤外線透過キャップは、接合材を介して前記リッドに接合されており、前記接合材は、低融点ガラスからなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の赤外線センサ。 The infrared transmission cap is joined to the lid by means of a bonding material, the bonding material is an infrared sensor according to claim 1 or claim 2, characterized in that it consists of low-melting glass.
JP2009015939A 2009-01-27 2009-01-27 Infrared sensor Expired - Fee Related JP5276458B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009015939A JP5276458B2 (en) 2009-01-27 2009-01-27 Infrared sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009015939A JP5276458B2 (en) 2009-01-27 2009-01-27 Infrared sensor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2010175302A JP2010175302A (en) 2010-08-12
JP5276458B2 true JP5276458B2 (en) 2013-08-28

Family

ID=42706433

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009015939A Expired - Fee Related JP5276458B2 (en) 2009-01-27 2009-01-27 Infrared sensor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5276458B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102583220B (en) * 2012-03-29 2014-11-05 江苏物联网研究发展中心 Wafer-level vacuum packaged infrared detector and manufacturing method thereof
CN112802908A (en) * 2020-12-30 2021-05-14 深圳市联科威科技有限公司 Novel ceramic package for bolometer

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05312642A (en) * 1992-05-15 1993-11-22 Fujitsu Ltd Infrared ray detector
JPH0594733U (en) * 1992-05-29 1993-12-24 株式会社村田製作所 Pyroelectric infrared sensor
JP2725965B2 (en) * 1992-10-15 1998-03-11 松下電工株式会社 Infrared sensor
JPH08313339A (en) * 1995-05-23 1996-11-29 Murata Mfg Co Ltd Inrfared ray detector
JPH09329499A (en) * 1996-06-12 1997-12-22 Ishizuka Denshi Kk Infrared sensor and infrared detector
JP2000266596A (en) * 1999-03-18 2000-09-29 Matsushita Electric Ind Co Ltd Pyroelectric infrared sensor
JP4758118B2 (en) * 2005-03-10 2011-08-24 三菱電機株式会社 Infrared detector and gas adsorption means activation method for infrared detector
JP5016382B2 (en) * 2007-05-24 2012-09-05 パナソニック株式会社 Sensor device and manufacturing method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
JP2010175302A (en) 2010-08-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7045430B2 (en) Thermal infrared sensor array in wafer level package
JP6487032B2 (en) Sealed package with stress reduction layer
JP4950513B2 (en) Manufacturing method of infrared device integrated apparatus
JP2007171170A (en) Method for manufacturing thermal type infrared sensing device
JP2011174762A (en) Infrared sensor module
CN104422522B (en) Infrared sensor module
JP5276458B2 (en) Infrared sensor
JP6003605B2 (en) Infrared detector
TWI470670B (en) Infrared source
JP2011174763A (en) Infrared detector
JP4765663B2 (en) Infrared communication module manufacturing method
JP6208543B2 (en) Package and electronic equipment
JP2010175304A (en) Method for manufacturing infrared sensor
JP2010243365A (en) Manufacturing method of infrared sensor apparatus
JP2010177295A (en) Semiconductor device
JP2012173156A (en) Infrared sensor module
JP2010177298A (en) Semiconductor device, and manufacturing method thereof
JP2013122447A (en) Infrared radiation application device
JP2008292312A (en) Sensor apparatus
JP2011511264A (en) Thermal radiation sensing element with shielded sandwich structure and use thereof
JP2013254916A (en) Electronic component and manufacturing method of the same
JP2013186039A (en) Infrared detection device
JP2013008720A (en) Electronic device manufacturing method
JP6891203B2 (en) Sealed package with stress reduction layer
JP6891202B2 (en) Sealed package with stress reduction layer

Legal Events

Date Code Title Description
RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20100715

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20110809

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20120113

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20120501

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120703

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120903

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130423

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130517

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees