JP6186281B2 - 赤外線検出素子，赤外線検出モジュール及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、赤外線検出素子，赤外線検出モジュール及びその製造方法に関する。

セキュリティー用やガス検知用の赤外線検出モジュールに用いる赤外線検出素子として、焦電素子が用いられている。焦電素子は、焦電基板と、焦電基板の表裏に設けられた一対の表面電極及び裏面電極とを備えている。この焦電素子の表面に赤外線が照射されると、焦電基板の温度が上昇する。すると、その温度変化に応じて自発分極が変化して焦電基板の表面では電荷の平衡状態が崩れ、電荷が発生する。発生した電荷を一対の電極に接続された導線を介して取り出すことで、赤外線を検出する。このような焦電素子を有する赤外線検出モジュールとしては、焦電素子を回路基板上に導電性接着剤で固定して、焦電基板で発生した電荷を導電性接着剤を介して回路基板側に取り出すものが知られている（例えば、特許文献１）。

特開平１０−３８６７９号公報

ところで、赤外線検出素子に用いる焦電基板は、熱膨張により反りなどの変形が発生すると、圧電効果により電圧が生じる。これにより、この電圧がノイズとなって現れる場合があった。そのため、赤外線検出素子において、焦電基板の熱膨張による変形を抑制することが望まれている。

本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、焦電基板の変形をより抑制することを主目的とする。

本発明は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の赤外線検出素子は、
焦電基板と、
前記焦電基板の表面に形成された表面電極と、
前記表面電極と対向するように該焦電基板の裏面に形成された裏面電極と、
前記焦電基板の表面側に接着され前記焦電基板と比べて熱膨張係数が小さい第１基板と、
を備え、
前記第１基板は、前記表面電極に対向する空洞が形成されており、前記焦電基板の熱膨張係数から該第１基板の熱膨張係数を引いた熱膨張係数差Ｄが８．９ｐｐｍ／Ｋ以下である、
ものである。

この赤外線検出素子では、焦電基板の表面側に第１基板が接着されている。そして、第１基板が焦電基板と比べて熱膨張係数が小さいことで、焦電基板の熱膨張による変形を第１基板で抑制できる。また、熱膨張係数差Ｄが８．９ｐｐｍ／Ｋ以下であることで、第１基板と焦電基板との熱膨張係数差が大きくなりすぎず、第１基板と焦電基板との熱膨張係数差による赤外線検出素子の変形を抑制できる。これらにより、焦電基板の変形をより抑制することができる。この場合において、熱膨張係数差Ｄは、８．３ｐｐｍ／Ｋ以下とすることが好ましく、８ｐｐｍ／Ｋ以下とすることがより好ましい。熱膨張係数差Ｄは、５ｐｐｍ／Ｋ以上としてもよい。

本発明の赤外線検出素子において、前記焦電基板は、厚さが１０μｍ以下（例えば１μｍ以上１０μｍ以下）であるものとしてもよい。最近では、セキュリティーやガス検知応用に関しては、高感度、高速応答を要求され、焦電基板の厚みを薄くする構造が望まれている。しかし、厚さを薄くすると焦電基板の変形による圧電ノイズが発生しやすくなる。本発明の赤外線検出素子は、焦電基板の変形をより抑制することができるため、焦電基板の厚さを薄くした場合に本発明を適用する意義が高い。

本発明の赤外線検出素子において、前記焦電基板は、タンタル酸リチウムの単結晶を、前記電極の面に沿った方向と一致するＸ軸の回りにＹ軸からＺ軸方向にカット角θ（０°＜θ＜９０°，９０°＜θ＜１８０°）だけ回転させた角度で切り出したＹオフカット板であるものとしてもよい。タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ₃，以下「ＬＴ」）は、焦電係数が大きく性能指数が高いため、これを焦電基板に用いることで、赤外線検出素子の高感度化を図ることができる。さらに、ＬＴのＹオフカット板を用いることにより、環境温度の変化により発生するポップコーンノイズを抑制できる。また、Ｚカット板よりも大口径のウエハーを使用することができ、ウエハー当たりのチップ取数を増やすことが可能となる。この場合において、カット角θは、３０°以上６０°以下、又は１２０°以上１５０°以下とすることが好ましい。カット角θが６０°以下又は１５０°以下であれば、赤外線検出素子におけるポップコーンノイズの発生をより抑制できる。カット角θが３０°以上又は１２０°以上であれば、Ｓ／Ｎ比の低下をより抑制することができる。なお、焦電基板がＬＴのＹオフカット板である場合は、ＬＴのＹオフカット板の熱膨張係数が１７ｐｐｍ／Ｋ程度であるため、前記第１基板を、熱膨張係数が８ｐｐｍ／Ｋより大きく、且つ前記焦電基板と比べて熱膨張係数が小さいものとすれば、第１基板と焦電基板との熱膨張係数差Ｄが０ｐｐｍ／Ｋ超過９ｐｐｍ／Ｋ未満となる。また、ＬＴのＹオフカット板の厚さが１０μｍを超えて厚くなるにつれて赤外線検出素子のＳ／Ｎ比が低下する傾向を示すため、厚さを１０μｍ以下とすることが好ましい。ＬＴのＹオフカット板の厚さが５μｍ未満の範囲では、厚さが小さくなるにつれて赤外線検出素子の電圧感度は小さくなる傾向を示すため、厚さは５μｍ以上とすることが好ましい。

本発明の赤外線検出モジュールは、
上述したいずれかの態様の赤外線検出素子と、
前記焦電基板の裏面側に接着され、該焦電基板と比べて熱膨張係数が小さい第２基板と、
を備えたものである。

この赤外線検出モジュールでは、第２基板の熱膨張係数が焦電基板の熱膨張係数よりも小さいことで、焦電基板の熱膨張による変形を第１基板だけでなく第２基板でも抑えることができ、焦電基板の変形をより抑制することができる。

本発明の赤外線検出モジュールは、前記赤外線検出素子と前記第２基板とを接着して前記裏面電極と該第２基板とを電気的に導通し、前記赤外線検出素子を前記第１基板側から仮想的に透過したときに前記第１基板と少なくとも一部が重なるように位置している導電性接着剤を備えたものとしてもよい。こうすることで、導電性接着剤の熱膨張により焦電基板が押し上げられるときに、導電性接着剤の熱膨張による焦電基板の変形をより抑制できる。この場合において、前記第２基板は、前記第１基板と比べて熱膨張係数が小さいものとしてもよい。

本発明の赤外線検出モジュールの製造方法は、
焦電基板と、前記焦電基板の表面に形成された表面電極と、前記表面電極と対向するように該焦電基板の裏面に形成された裏面電極と、前記焦電基板の表面側に接着され前記表面電極に対向する空洞が形成されており、前記焦電基板と比べて熱膨張係数が小さく前記焦電基板の熱膨張係数から該第１基板の熱膨張係数を引いた熱膨張係数差Ｄが８．９ｐｐｍ／Ｋ以下である第１基板と、を備えた赤外線検出素子を、導電性接着剤を介して第２基板に接着した赤外線検出モジュールの製造方法であって、
（ａ）前記赤外線検出素子を用意する工程と、
（ｂ）前記赤外線検出素子と前記第２基板とを電気的に導通させるように前記焦電基板の裏面側に前記導電性接着剤を介して該第２基板を貼り合わせる工程と、
（ｃ）前記第１基板と前記第２基板との間に荷重を加えて、該第２基板に前記導電性接着剤を介して前記赤外線検出素子を接着する工程と、
を含み、
前記工程（ｂ）では、前記赤外線検出素子を前記第１基板側から仮想的に透過したときに該第１基板と少なくとも一部が重なる位置に前記導電性接着剤が位置するように前記貼り合わせを行う、
ものである。

この赤外線検出モジュールの製造方法では、焦電基板の裏面側に導電性接着剤を介して第２基板を貼り合わせ、第１基板と第２基板との間に荷重を加えて、第２基板に導電性接着剤を介して赤外線検出素子を接着している。このとき、焦電基板と第２基板との貼り合わせは、赤外線検出素子を第１基板側から仮想的に透過したときに第１基板と少なくとも一部が重なる位置に導電性接着剤が位置するように行っている。そのため、焦電基板のうち導電性接着剤が接着されている部分には荷重がかかるが、この荷重による応力を第１基板で受けることができる。これにより、この応力による焦電基板の変形をより抑制することができる。なお、この赤外線検出モジュールの製造方法により製造された赤外線検出モジュールでは、第１基板が焦電基板と比べて熱膨張係数が小さく、熱膨張係数差Ｄが８．９ｐｐｍ／Ｋ以下となっている。そのため、上述した本発明の赤外線検出素子や赤外線検出モジュールと同様に、焦電基板の熱膨張による変形をより抑制する効果が得られる。この赤外線検出モジュールの製造方法において、上述した赤外線検出素子や赤外線検出モジュールの種々の態様を採用してもよい。

赤外線検出モジュール１０の概略斜視図である。 説明の便宜上、図１における第１基板３６，接着層３７を除いた赤外線検出モジュール１０の概略斜視図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 図３のＢ−Ｂ断面図である。 Ｙオフカット板のカット角の説明図である。 受光部６１，６２の電気的な接続状態を示す回路図である。 赤外線検出素子１５の製造工程を模式的に示す断面図である。 赤外線検出素子１５の製造工程を模式的に示す説明図である。 赤外線検出素子１５の実装工程を模式的に示す断面図である。 シングルタイプの赤外線検出素子２１５を有する変形例の赤外線検出モジュール２１０の断面図である。 実験例２１の赤外線検出モジュール３１０の断面図である。 圧電ノイズの測定の際に行ったヒートサイクルの説明図である。

図１は本発明の一実施形態である赤外線検出モジュール１０の概略斜視図、図２は説明の便宜上、図１における第１基板３６，接着層３７を除いた赤外線検出モジュール１０の概略斜視図、図３は図１のＡ−Ａ断面図、図４は図３のＢ−Ｂ断面図、図５はＹオフカット板のカット角の説明図である。

赤外線検出モジュール１０は、２つの受光部６１，６２（図３参照）を備えたデュアルタイプの赤外線検出素子（焦電素子）として構成された赤外線検出素子１５と、赤外線検出素子１５を裏面側から支持する第２基板７０と、赤外線検出素子１５と第２基板７０とを接着して赤外線検出素子１５を第２基板７０に固定する導電性接着剤８１，８２と、を備えている。

赤外線検出素子１５は、２つの受光部６１，６２を備えたデュアルタイプの赤外線検出素子として構成されている。この赤外線検出素子１５は、焦電基板２０と、焦電基板２０の表面に形成された表面金属層４０と、焦電基板２０の裏面に形成された裏面金属層５０と、焦電基板２０の表面側に接着層３７を介して接着された第１基板３６と、を備えている。

焦電基板２０は、結晶軸としてＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸を有するＬＴ単結晶の基板である。この焦電基板２０は、図５に示すように、ＬＴ単結晶を、基板表面（電極面）に沿った方向と一致するＸ軸の回りに、Ｙ軸からＺ軸方向にカット角θだけ回転させた角度で切り出したＹオフカット板である。このＹオフカット板は、電極面に沿う方向をＸ１，電極面の法線方向をＸ２，Ｘ１とＸ２の両方に直交する軸をＸ３としたとき、Ｘ１はＸ軸と一致し、Ｘ２はＸ軸の回りにＹ軸からＺ軸方向にカット角θだけ回転させた軸であり、Ｘ３はその回転に伴ってＺ軸からカット角θだけ回転させた軸である。カット角θは、０°＜θ＜９０°，９０°＜θ＜１８０°の範囲内で設定されている。ＬＴは、焦電係数が大きく性能指数が高いため、これを焦電基板２０に用いることで、赤外線検出素子１５の高感度化を図ることができる。ＬＴのＹオフカット板を用いることにより、環境温度の変化により発生するポップコーンノイズを抑制できる。また、Ｚカット板よりも大口径のウエハを使用することができ、ウエハ当たりのチップ取数を増やすことが可能となる。なお、カット角θは、３０°以上６０°以下、又は１２０°以上１５０°以下とすることが好ましい。カット角θが６０°以下又は１５０°以下であれば、赤外線検出素子におけるポップコーンノイズの発生をより抑制できる。カット角θが３０°以上又は１２０°以上であれば、Ｓ／Ｎ比の低下をより抑制することができる。焦電基板２０の厚さは、１０μｍ以下（例えば０．１〜１０μｍ）であり、好ましくは１〜１０μｍ、より好ましくは５〜１０μｍである。ＬＴのＹオフカット板である焦電基板２０の厚さを１０μｍ以下とすることで、赤外線検出素子１５のＳ／Ｎ比の低下をより抑制することができる。ＬＴのＹオフカット板である焦電基板２０の厚さを５μｍ以上とすることで、赤外線検出素子１５の電圧感度の低下をより抑制することができる。焦電基板２０の大きさは、例えば縦が０．１〜５ｍｍ、横が０．１〜５ｍｍである。

表面金属層４０は、焦電基板２０の表面に形成されており、平面視で縦長の長方形に形成された２つの表面電極４１，４２と、表面電極４１及び表面電極４２を導通し平面視で横長の長方形に形成された表電極リード部４６とを備えている。この表面金属層４０の材料としては、例えばニッケルやクロム，金などの金属が挙げられ、赤外線吸収率が高いほど好ましく、金黒でもよい。表面金属層４０の厚さは、特に限定するものではないが、例えば０．０１〜０．２μｍである。また、表面金属層４０は、焦電基板２０の表面上にクロムからなる金属層を形成し、さらにその上にニッケルからなる金属層を形成した２層構造であってもよい。

裏面金属層５０は、焦電基板２０の裏面に形成されており、平面視で縦長の長方形に形成された２つの裏面電極５１，５２と、裏面電極５１と導通し平面視で正方形に形成された裏電極リード部５６と、裏面電極５２と導通し平面視で正方形に形成された裏電極リード部５７とを備えている。この裏面金属層５０の材料や厚さとしては、上述した表面金属層４０と同様のものを用いることができる。裏面電極５１は、表面電極４１と対向するように焦電基板２０の裏面に形成されており、裏面電極５２は、表面電極４２と対向するように焦電基板２０の裏面に形成されている。裏電極リード部５６，５７は、赤外線検出素子１５を第１基板側３６から仮想的に透過したときに第１基板３６と少なくとも一部が重なるように位置している（図４参照）。言い換えると、裏電極リード部５６，５７の少なくとも一部が、図３における第１基板３６の真下に形成されている。なお、図４では、赤外線検出素子１５を第１基板３６側から仮想的に透過したときの裏面金属層５０，導電性接着剤８１，８２の位置を波線で示している。

受光部６１は、一対の電極（表面電極４１及び裏面電極５１）と、焦電基板２０のうち表面電極４１と裏面電極５１とに挟まれた部分である受光領域２１とで形成されたものである。同様に、受光部６２は、一対の電極（表面電極４２及び裏面電極５２）と、焦電基板２０のうち表面電極４２と裏面電極５２とに挟まれた部分である受光領域２２とで形成されたものである。受光部６１，６２は、表面電極４１，４２側が赤外線の照射を受ける受光面として形成されている。この受光部６１，６２では、赤外線の照射による温度変化が生じると、一対の電極間の電圧が変化する。例えば、受光部６１に赤外線が照射されると、表面電極４１及び受光領域２１が赤外線を吸収して温度変化が生じる。そして、これによる受光領域２１の自発分極の変化が、表面電極４１と裏面電極５１との間の電圧の変化として現れるようになっている。

第１基板３６は、表面電極４１，４２に対向する矩形の空洞３８が内部に形成されており、この空洞３８を四角く囲う枠形状に形成された部材である。この第１基板３６は、この空洞３８によって受光部６１，６２の受光面である表面電極４１，４２を避けるように形成され、表面電極４１，４２の周辺を四角く囲っている。この第１基板３６の材料としては、例えば、ガラスや酸化マグネシウム，水晶が挙げられる。第１基板３６は、特に限定するものではないが、例えば、縦が０．１〜５ｍｍ、横が０．１〜５ｍｍ、厚さが０．１５〜５ｍｍである。接着層３７は、第１基板３６と焦電基板２０とを接着するものである。接着層３７の材料としては、例えば、エポキシ系接着剤やアクリル系接着剤を固化させたものが挙げられる。接着層３７の厚さは、特に限定するものではないが、例えば、０．１〜１μｍである。なお、接着層３７を用いず、陽極接合などの直接接合法を用いて焦電基板２０と第１基板３６とを接着してもよい。第１基板３６，接着層３７は、いずれも焦電基板２０と比べて熱伝導率が低い材料であることが好ましい。

第１基板３６は、焦電基板２０と比べて熱膨張係数が小さく、焦電基板２０の熱膨張係数から第１基板３６の熱膨張係数を引いた熱膨張係数差Ｄが８．９ｐｐｍ／Ｋ以下である。第１基板３６が焦電基板２０と比べて熱膨張係数が小さいことで、焦電基板２０の熱膨張による変形を第１基板３６で抑制できる。また、熱膨張係数差Ｄが８．９ｐｐｍ／Ｋ以下であることで、第１基板３６と焦電基板２０との熱膨張係数差が大きくなりすぎず、第１基板３６と焦電基板２０との熱膨張係数差による赤外線検出素子１５の変形を抑制できる。この場合において、熱膨張係数差Ｄは、８．３ｐｐｍ／Ｋ以下とすることが好ましく、８ｐｐｍ／Ｋ以下とすることがより好ましい。熱膨張係数差Ｄは、５ｐｐｍ／Ｋ以上としてもよい。なお、焦電基板２０がＬＴのＹオフカット板である場合は、第１基板３６の熱膨張係数は１７ｐｐｍ／Ｋ程度であるため、第１基板３６を、熱膨張係数が８．１ｐｐｍ／Ｋ以上とすれば、第１基板３６と焦電基板２０との熱膨張係数差Ｄが８．９ｐｐｍ／Ｋ以下となる。また、第１基板３６の熱膨張係数は、８．７ｐｐｍ／Ｋ以上とすることが好ましく、９ｐｐｍ／Ｋ以上とすることがより好ましい。また、第１基板３６の熱膨張係数は１２ｐｐｍ／Ｋ以下であるものとしてもよい。

第２基板７０は、焦電基板２０の裏面側に接着されており、赤外線検出素子１５を焦電基板２０の裏面側から支持するものである。第２基板７０の材料としては、例えば、シリコンやアルミナが挙げられる。第２基板７０は、特に限定するものではないが、例えば、縦が１〜２０ｍｍ、横が１〜２０ｍｍ、厚さが０．１〜２ｍｍである。この第２基板７０には、焦電基板２０側の面に図示しない電気配線がなされた回路基板として構成されている。この電気配線は、導電性接着剤８１，導電性接着剤８２と導通している。なお、第２基板７０は、熱膨張係数が焦電基板２０及び第１基板３６の熱膨張係数よりも小さいものとすることが好ましい。第２基板７０の熱膨張係数が焦電基板２０の熱膨張係数よりも小さいことで、焦電基板２０の熱膨張による変形を第１基板３６だけでなく第２基板７０でも抑えることができる。また、第２基板７０の熱膨張係数が第１基板３６の熱膨張係数よりも小さいことで、焦電基板２０の変形をより抑制できる。これは、第２基板７０が導電性接着剤８１，８２を介して焦電基板２０と接着されている分だけ、第１基板３６と比べて第２基板７０の方が焦電基板２０の変形を抑制する効果が小さくなりやすいためと考えられる。すなわち、第１基板３６よりも第２基板７０の熱膨張係数を小さくした方が、第１基板３６と第２基板７０との焦電基板２０の変形を抑制する効果のバランスが取りやすくなると考えられる。

導電性接着剤８１，８２は、焦電基板２０の裏面側と第２基板７０とを接着して赤外線検出素子１５を第２基板７０に固定すると共に裏面電極５１，５２と第２基板７０の電気配線とを電気的に導通するものである。具体的には、導電性接着剤８１は第２基板７０の電気配線と裏電極リード部５６とを接着してこれらを電気的に導通しており、導電性接着剤８２は第２基板７０の電気配線と裏電極リード部５７とを接着してこれらを電気的に導通している。導電性接着剤８１，８２の材料としては、例えば、エポキシ系やウレタン系の樹脂に銀などの金属又は炭素等を添加したものが挙げられる。導電性接着剤８１，８２は、特に限定するものではないが、例えば直径０．１〜０．５ｍｍ，厚さが１０〜１００μｍである。

この導電性接着剤８１，８２は、赤外線検出素子１５を第１基板３６側から仮想的に透過したときに第１基板３６と重なるように位置している（図４参照）。言い換えると、導電性接着剤８１，８２の少なくとも一部が、図３において第１基板３６の真下に形成されている。さらに、導電性接着剤８１，８２は、赤外線検出素子１５を第１基板３６側から仮想的に透過したときに第１基板３６からはみ出す部分がないように位置している。また、導電性接着剤８１は、赤外線検出素子１５を第１基板３６側から仮想的に透過したときに裏電極リード部５６と重なるように位置しており、導電性接着剤８２は、赤外線検出素子１５を第１基板３６側から仮想的に透過したときに裏電極リード部５７と重なるように位置している。これにより、裏電極リード部５６，５７及び導電性接着剤８１，８２を介して、裏面電極５１と第２基板７０との間や裏面電極５２と第２基板７０との間をより確実に導通させることができる。

続いて、こうして構成された赤外線検出モジュール１０の動作について説明する。図６は、受光部６１，６２の電気的な接続状態を示す回路図である。図示するように、赤外線検出素子１５の受光部６１，６２は、表面電極４１，４２が表電極リード部４６によって接続されることで、直列に接続されている。そして、この直列接続された回路の両端である裏面電極５１，５２間の電圧が、裏電極リード部５６，５７を介して導電性接着剤８１，８２間の電圧として第２基板７０に取り出せるようになっている。なお、本実施形態では、受光領域２１，２２の自発分極の向きは、図６においては互いに逆方向（図３においては同方向）になっている。この赤外線検出素子１５において、焦電基板２０は焦電体であるため、平常時であっても受光領域２１，２２には常に自発分極が起きている。しかし、受光部６１，６２が空気中の浮遊電荷を吸着して自発分極と電気的に釣り合うため受光領域２１，２２ともに見かけ上の電荷はゼロとなる。そのため、平常時には表面電極４１と裏面電極５１との間や表面電極４２と裏面電極５２との間には電圧が生じず、導電性接着剤８１，８２間には電圧は生じない。また、赤外線検出素子１５を取り囲む雰囲気の赤外線量の変化（例えば周囲の温度の変化）により受光領域２１，２２の温度が共に同じように変化した場合には、受光領域２１，２２の自発分極がいずれも変化して電荷の偏りが生じ、表面電極４１と裏面電極５１との間や表面電極４２と裏面電極５２との間に同じ大きさの電圧が生じる。しかし、受光領域２１，２２の自発分極の向きは図６に示すように逆方向になっているため、両者の電圧は打ち消し合い、導電性接着剤８１，８２間にはやはり電圧が生じない。このように、赤外線検出素子１５は自発分極の向きが逆向きに直列接続されるように受光部６１，６２を接続したデュアルタイプの素子であるため、平常時だけでなく赤外線検出素子１５を取り囲む雰囲気の赤外線量の変化時にも導電性接着剤８１，８２間に電圧は生じず、ノイズで誤動作しにくい構成となっている。一方、例えば人が赤外線検出素子１５の付近を横切る場合など、受光部６１，６２に照射される赤外線の量が均等でなくなる場合には、受光領域２１，２２の温度変化が異なる大きさとなる。そのため、この温度変化により表面電極４１と裏面電極５１との間に生じる電圧と表面電極４２と裏面電極５２との間に生じる電圧とが異なる値となって完全には打ち消し合わず、導電性接着剤８１，８２間には電圧が生じる。これにより、赤外線検出モジュール１０は人体検知や火災検知などを行う赤外線検出装置として用いることができる。なお、赤外線検出素子１５を赤外線検出装置として用いる場合には、例えば、裏電極リード部５６，５７とインピーダンス変換用のＦＥＴ（電界効果型トランジスタ）とを接続して裏電極リード部５６，５７間の電圧を取り出しやすくすることができる。また、表面電極４１，４２を金黒からなる赤外線吸収層で覆って赤外線の吸収効率を高めたり、波長フィルターを設けて特定の波長の光のみが受光部２１，２２に到達するようにすることでノイズによる誤動作を防止したりすることができる。

次に、こうした赤外線検出モジュール１０の製造方法について説明する。まず、赤外線検出素子１５の製造方法について説明する。図７は、赤外線検出素子１５の製造工程を模式的に示す断面図であり、図８は、赤外線検出素子１５の製造工程を模式的に示す説明図である。まず、焦電基板２０となる平坦な焦電基板１２０を用意する（図７（ａ））。この焦電基板１２０は、例えばオリエンテーションフラット（ＯＦ）を有し、焦電基板２０を複数切り出すことができる大きさのウエハーである。焦電基板１２０の材料としては上述したものを用いることができる。焦電基板１２０の大きさは、特に限定するものではないが、例えば直径が５０〜１００ｍｍ、厚さが２００μｍ〜１ｍｍとすることができる。

続いて、焦電基板１２０の表面に表面金属層４０となる表面金属層１４０を形成する（図７（ｂ），図８（ａ））。表面金属層１４０は、焦電基板１２０の表面に表面金属層４０となるパターンを複数形成したものである。表面金属層１４０の材料としては上述したものを用いることができる。表面金属層１４０の厚さは、特に限定するものではないが、例えば０．０１〜０．２μｍである。表面金属層１４０の形成は、例えば焦電基板１２０のうち表面金属層１４０を形成する部分以外をメタルマスクでカバーし、真空蒸着により行うことができる。また、他にスパッタリングやフォトリソグラフィ，スクリーン印刷を用いて表面金属層１４０を形成してもよい。

続いて、第１基板３６となる第１基板１３６を焦電基板１２０の表面に接着層１３７を介して接着する（図７（ｃ），図８（ｂ））。この第１基板１３６は、オリエンテーションフラット（ＯＦ）を有し、第１基板３６を複数切り出すことができる大きさのウエハーである。第１基板１３６の材料や厚さは上述したものを用いることができる。第１基板１３６の大きさは、特に限定するものではないが、例えば直径が５０〜１００ｍｍとすることができる。この第１基板１３６には、例えばウォータージェット法により予め多数の矩形穴１３８を形成しておく（図８（ａ）参照）。なお、第１基板１３６は、ダイシング後に第１基板３６となるものであり、矩形穴１３８は、ダイシング後に空洞３８となるものである。接着層１３７は、上述した接着層３７となるものであり、接着層１３７の材料は上述したものを用いることができる。焦電基板１２０と第１基板１３６との接着は例えば以下のように行う。まず、焦電基板１２０の表面金属層１４０を形成した側の面全体に接着層１３７を塗布し、接着層１３７の矩形穴１３８が表面金属層１４０上に位置するように位置合わせを行い、焦電基板１２０と第１基板１３６とを貼り合わせる。そして、接着層１３７を硬化させた後、接着層１３７のうち矩形穴１３８内に露出した部分を、例えばＡｒイオンを使用したスパッタリングにより除去する。これにより、第１基板１３６を焦電基板１２０の表面に接着層１３７を介して接着した複合体１１５が得られる。

次に、複合体１１５のうち焦電基板１２０が所定の厚さになるまで焦電基板１２０の裏面を研磨し、その後、焦電基板１２０の裏面に裏面金属層５０となる裏面金属層１５０を形成する（図７（ｄ））。裏面金属層１５０は、焦電基板１２０の裏面に裏面金属層５０となるパターンを複数形成したものである。裏面金属層１５０の形成は、表面金属層１４０のうち表面電極４１，４２となる部分がそれぞれ裏面電極５１，５２となる部分と対をなすように行う。裏面金属層１５０の材料としては上述したものを用いることができる。裏面金属層１５０の厚さは、特に限定するものではないが、例えば０．０１〜０．２μｍである。裏面金属層１５０の形成は、表面金属層１４０と同様の方法で行うことができる。これにより、複合体１１０は、多数の赤外線検出素子１５の集合体となる。

そして、裏面金属層１５０を形成した複合体１１０から１つ１つの赤外線検出素子１５を切り出す（図７（ｅ），図８（ｃ））。これにより、図１〜４に示した赤外線検出素子１５が複数得られる。図８（ｃ）の一点鎖線は、ダイシング時のカット線を示す。

続いて、赤外線検出素子１５を第２基板７０に実装する工程について説明する。図９は、赤外線検出素子１５の実装工程を模式的に示す断面図である。上述した工程で赤外線検出素子１５を用意すると、まず、裏電極リード部５６，５７と電気的に導通するように赤外線検出素子１５の焦電基板２０の裏面側に導電性接着剤１８１，１８２を塗布する（図９（ａ））。導電性接着剤１８１，１８２は、上述した導電性接着剤８１，８２となるものであり、導電性接着剤１８１，１８２の材料は上述したものを用いることができる。なお、導電性接着剤１８１，１８２は、赤外線検出素子１５を第１基板３６側から仮想的に透過したときに第１基板３６と重なる位置に塗布する。具体的には、導電性接着剤１８１は、赤外線検出素子１５を第１基板３６側から仮想的に透過したときに第１基板３６及び裏電極リード部５６と重なる位置に塗布する。導電性接着剤１８２は、赤外線検出素子１５を第１基板３６側から仮想的に透過したときに第１基板３６及び裏電極リード部５７と重なる位置に塗布する。

続いて、第２基板７０を用意し、裏電極リード部５６，５７と第２基板７０とを電気的に導通させるように焦電基板２０の裏面側に導電性接着剤１８１，１８２を介して第２基板７０を貼り合わせる（図９（ｂ））。なお、第２基板７０には、あらかじ導電性接着剤１８１，１８２と導通するように電気配線を形成しておく。

そして、第１基板３６と第２基板７０との間に荷重を加え、導電性接着剤１８１，１８２を硬化させて導電性接着剤８１，８２とする（図９（ｃ））。これにより、第２基板７０に導電性接着剤８１，８２を介して赤外線検出素子１５が接着され、図１〜４に示した赤外線検出モジュール１０が得られる。なお、第１基板３６と第２基板７０との間に加える荷重により、導電性接着剤８１，８２は導電性接着剤１８１，１８２よりも焦電基板２０の表面方向（図９の左右方向）に広がる。そのため、広がった後の状態で赤外線検出素子１５を第１基板３６側から仮想的に透過したときに導電性接着剤８１，８２が第１基板３６からはみ出すことのないように考慮して、導電性接着剤１８１，１８２の塗布を行う。

ここで、第１基板３６と第２基板７０との間に荷重を加える際には、焦電基板２０のうち導電性接着剤１８１，１８２が塗布されている部分には荷重による応力がかかる。また、導電性接着剤１８１，１８２を硬化させる際には、導電性接着剤１８１，１８２が収縮することにより応力がかかる場合がある。本実施形態では、導電性接着剤１８１，１８２が、赤外線検出素子１５を第１基板３６側から仮想的に透過したときに第１基板３６と重なるように位置しているため、これらの応力を第１基板３６で受けることができる。これにより、製造時の焦電基板２０の変形をより抑制することができる。

以上詳述した赤外線検出素子１５では、焦電基板２０の表面側に第１基板３６が接着されている。そして、第１基板３６が焦電基板２０と比べて熱膨張係数が小さいことで、焦電基板２０の熱膨張による変形を第１基板３６で抑制できる。また、熱膨張係数差Ｄが８．９ｐｐｍ／Ｋ以下であることで、第１基板３６と焦電基板２０との熱膨張係数差が大きくなりすぎず、第１基板３６と焦電基板２０との熱膨張係数差による赤外線検出素子１５の変形を抑制できる。これらにより、焦電基板の変形をより抑制することができる。

また、第１基板３６は、表面電極４１，４２に対向する空洞３８が形成されており、表面電極４１，４２の周辺を囲む枠形状に形成されている。そのため、第１基板が表面電極の周辺を完全には囲んでいないような形状である場合に比べて、第１基板３６によって焦電基板２０の変形を抑制する効果が高まる。

また、焦電基板２０の厚さが１０μｍ以下であり、厚さを薄くすると焦電基板２０は変形しやすくなるため、第１基板を焦電基板と比べて熱膨張係数が小さくし且つ熱膨張係数差Ｄを８．９ｐｐｍ／Ｋ以下として焦電基板２０の変形をより抑制する意義が高い。

また、焦電基板２０は、焦電係数が大きく性能指数が高いＬＴからなるものであるため、赤外線検出素子１５の高感度化を図ることができる。さらに、焦電基板２０は、ＬＴのＹオフカット板であるため、環境温度の変化により発生するポップコーンノイズを抑制できる。また、Ｚカット板よりも大口径のウエハーを焦電基板１２０として使用することができ、ウエハー１枚あたりのチップ取数（切り出すことのできる焦電基板２０の数）を増やすことが可能となる。

また、赤外線検出モジュール１０では、赤外線検出素子１５と第２基板７０とを接着する導電性接着剤８１，８２が、赤外線検出素子１５を第１基板３６側から仮想的に透過したときに第１基板３６と重なるように位置している。こうすることで、導電性接着剤８１，８２の熱膨張により焦電基板が押し上げられるときに、導電性接着剤の熱膨張による焦電基板の変形をより抑制できる。

また、赤外線検出モジュール１０は、焦電基板２０の裏面に形成されて裏面電極５１，５２と電気的に導通し、赤外線検出素子１５を第１基板３６側から仮想的に透過したときに第１基板３６と重なるように位置している裏電極リード部５６，５７を備えている。そして、導電性接着剤８１，８２は、裏電極リード部５６，５７と第２基板７０とを接着して裏電極リード部５６，５７と第２基板７０とを電気的に導通している。そのため、導電性接着剤８１，８２と裏面電極５１，５２とをより確実に導通させることができる。

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施しうることは言うまでもない。

例えば、上述した実施形態では、導電性接着剤８１，８２は、赤外線検出素子１５を第１基板３６側から仮想的に透過したときに第１基板３６からはみ出す部分がないものとしたが、導電性接着剤８１，８２の少なくとも一部が、赤外線検出素子１５を第１基板３６側から仮想的に透過したときに第１基板３６と重なるように位置していればよく、導電性接着剤８１，８２の一部が第１基板３６からはみ出しているものとしてもよい。

上述した実施形態では、第１基板３６は、内部に矩形の空洞３８を有しこの空洞３８を四角く囲う枠形状に形成された部材としたが、表面電極４１，４２に対向する空洞が形成されていれば第１基板３６をどのような形状としてもよい。例えば、空洞３８が丸い形状であるものとしてもよいし、空洞３８が第１基板３６に完全には囲われておらず、一部が赤外線検出素子１５の外周に面していてもよい。また、空洞３８が表面電極４１，４２の全体と対向している必要はなく、表面電極４１，４２の一部と対向していればよい。

上述した実施形態では、焦電基板２０の裏面側に導電性接着剤１８１，１８２を塗布してから焦電基板２０と第２基板７０とを貼り合わせるものとしたが、赤外線検出素子１５を第１基板３６側から仮想的に透過したときに第１基板３６と重なる位置に導電性接着剤１８１，１８２が位置するように貼り合わせを行うものとすれば、これに限られない。例えば、第２基板７０のうち焦電基板２０と貼り合わせを行う側の面に導電性接着剤１８１，１８２を塗布してから、焦電基板２０と第２基板７０とを貼り合わせてもよい。

上述した実施形態では、焦電基板２０の厚さは１０μｍ以下としたが、焦電基板２０の厚さが１０μｍを超えていてもよい。

上述した実施形態では、焦電基板２０はＬＴのＹオフカット板であるものとしたが、例えばＬＴのＺ板など、Ｙオフカット板以外のＬＴを焦電基板２０に用いてもよい。また、焦電基板２０はＬＴに限らず焦電体であればよく、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛などの強誘電体セラミックスであってもよい。

上述した実施形態では、導電性接着剤８１は、赤外線検出素子１５を第１基板３６側から仮想的に透過したときに裏電極リード部５６と重なるように位置しており、導電性接着剤８２は、赤外線検出素子１５を第１基板３６側から仮想的に透過したときに裏電極リード部５７と重なるように位置しているものとしたが、これに限られない。例えば、導電性接着剤８１と裏電極リード部５６とが重ならないように位置していてもよい。また、導電性接着剤８２と電極リード部５７とが重ならないように位置していてもよい。あるいは、裏電極リード部５６，５７を備えないものとしてもよい。この場合、赤外線検出素子１５を第１基板３６側から仮想的に透過したときに裏面電極５１，５２の一部が第１基板と重なるように位置しているものとして、導電性接着剤８１と裏面電極５１とが直接導通し、導電性接着剤８２と裏面電極５２とが直接導通していてもよい。

上述した実施形態では、焦電基板１２０の表面に表面金属層４０となる表面金属層１４０を一体形成するものとしたが、表面金属層４１，４２と表電極リード部４６とを別々に形成しても良い。同様に、上述した実施形態では、焦電基板１２０の裏面に裏面金属層５０となる裏面金属層１５０を一体形成するものとしたが、裏面金属層５１，５２と裏電極リード部５６，５７とを別々に形成しても良い。例えば、裏電極リード部５６，５７については、１つ１つの赤外線検出素子を切り出したあとに形成してもよい。

上述した実施形態では、赤外線検出素子１５はデュアルタイプとしたが、赤外線検出素子１５を表面電極及び裏面電極が１つずつ形成されたシングルタイプや表面電極及び裏面電極が４つずつ形成されたクワッドタイプとしてもよい。図１０は、シングルタイプの赤外線検出素子２１５を有する変形例の赤外線検出モジュール２１０の断面図である。なお、図１０において、図３の赤外線検出モジュール１０と同じ構成要素については同一の符合を付して、説明を省略する。赤外線検出モジュール２１０は、赤外線検出素子２１５を備えている。この赤外線検出素子２１５は、焦電基板２０と、焦電基板２０の表面に形成された表面金属層２４０と、焦電基板２０の裏面に形成された裏面金属層２５０と、焦電基板２０の側面に形成された側面金属層２９０と、焦電基板２０の表面側に接着層２３７を介して接着された第１基板３６と、を備えている。表面金属層２４０は、表面電極２４１と、表電極リード部２４６とを有している。表面電極２４１は空洞３８内に形成されており、第１基板３６は表面電極２４１を避けるように形成されている。表電極リード部２４６は、一部が図１０における第１基板３６の直下に形成され、表面電極２４１及び側面金属層２９０と導通している。裏面金属層２５０は、表面電極２４１と対向する裏面電極２５１と、裏電極リード部２５６，表電極リード部２５７と、を有している。裏電極リード部２５６は、裏面電極２５１と導通しており、赤外線検出素子２１５を第１基板側３６から仮想的に透過したときに第１基板３６と裏電極リード部２５６の少なくとも一部とが重なるように位置している。表電極リード部２５７は、裏面電極２５１とは導通せず、側面金属層２９０と導通している。表電極リード部２５７は、赤外線検出素子２１５を第１基板側３６から仮想的に透過したときに第１基板３６と少なくとも一部が重なるように位置している。側面金属層２９０は、表電極リード部２４６及び表電極リード部２５７と導通しており、これにより表面電極２４１と表電極リード部２５７とが導通している。また、表面電極２４１と、裏面電極２５１と、焦電基板２０のうち表面電極２４１と裏面電極２５１とに挟まれた部分である受光領域２２１とで受光部２６１が形成されている。そして、導電性接着剤８１は、裏電極リード部２５６と導通しており、赤外線検出素子２１５を第１基板３６側から仮想的に透過したときに第１基板３６及び裏電極リード部２５６と重なるように位置している。導電性接着剤８２は、表電極リード部２５７と導通しており、赤外線検出素子２１５を第１基板３６側から仮想的に透過したときに第１基板３６及び表電極リード部２５７と重なるように位置している。表面電極２４１及び裏面電極２５１は、例えば長方形に形成され、表電極リード部２４６，２５７、裏電極リード部２５６は、例えば正方形に形成されている。こうして構成された赤外線検出モジュール２１０では、表面電極２４１と裏面電極２５１との間の電圧を、表電極リード部２４６，２５７、裏電極リード部２５６及び側面金属層２９０を介して導電性接着剤８１，８２間の電圧として第２基板７０に取り出すことができる。この赤外線検出モジュール２１０においても、上述した実施形態と同様に焦電基板２０の変形をより抑制することができる。なお、赤外線検出モジュール２１０は、表面金属層２４０及び裏面金属層２５０の形成パターンが異なるが、上述した赤外線検出モジュール１０と同様の方法で製造することができる。また、側面金属層２９０の形成は、図７（ｅ）と同様に１つ１つの赤外線検出素子２１５を切り出したあとで、表面金属層や裏面金属層と同様の方法で行えばよい。なお、シングルタイプやクワッドタイプの赤外線検出素子における表面電極及び裏面電極の形状については、例えば特開平２００６−２０３００９号公報に記載されている。また、クワッドタイプでは裏面電極の数に応じて導電性接着剤を４つとするなどとしてもよく、導電性接着剤の数は２つに限られない。

［実験例１］
実験例１として、本実施形態の赤外線検出モジュール１０を上述した方法を用いて作製した。

まず、ＯＦ部を有し、直径４インチ，厚さが３５０μｍのＬＴ基板である焦電基板１２０（熱膨張係数は１７ｐｐｍ／Ｋ）を用意した（図７（ａ））。焦電基板１２０は４８°Ｙオフカット板（カット角θ＝４８°）を用いた。この焦電基板１２０は、ダイシング後に焦電基板２０となるものである。続いて、この焦電基板１２０の表面にニッケル及びクロムからなる表面金属層１４０を多数形成した（図７（ｂ），図８（ａ））。表面金属層１４０の形成は、焦電基板１２０のうち表面金属層１４０を形成する部分以外をメタルマスクでカバーし、真空蒸着により行った。なお、真空蒸着は、まずクロムを５Å／ｓの成膜レートで厚さ０．０２μｍとなるまで行い、続いてニッケルを１０Å／ｓの成膜レートで厚さ０．１μｍとなるまで行った。真空蒸着による成膜時の圧力は２．７×１０^-4Ｐａ，焦電基板１２０の温度は約１００℃であった。これにより、厚さ０．１２μｍの表面金属層１４０を形成した。なお、表面金属層１４０のパターンは、ダイシング後に図１，２，４に示した形状の表面金属層４０となるように形成した。具体的には、表面電極４１，４２となる部分が縦２ｍｍ，横０．５ｍｍ、表電極リード部４６となる部分が縦０．１ｍｍ，横０．５ｍｍの大きさとなるように形成した。

続いて、ＯＦ部を有し、直径４インチ，厚さが５００μｍのガラス基板である第１基板１３６（熱膨張係数は１２ｐｐｍ／Ｋ）を用意し、縦２．１ｍｍ，横２．１ｍｍの矩形穴１３８をウォータージェット法により多数形成した（図８（ａ）参照）。なお、第１基板１３６は、ダイシング後に第１基板３６となるものであり、矩形穴１３８は、ダイシング後に空洞３８となるものである。

次に、焦電基板１２０の表面にエポキシ接着剤を１μｍ塗布し、第１基板１３６の各矩形穴１３８の中に各表面電極４１，４２となる部分が入るようにアライメントし、貼り合わせた。そして、プレス圧着によりエポキシ接着剤の厚さを０．１μｍとし、第１基板１３６と貼り合わせた焦電基板１２０を２００℃で１時間放置してエポキシ接着剤を硬化させて接着層１３７を形成した（図７（ｃ），図８（ｂ））。接着層１３７は、ダイシング後に接着層３７になるものである。その後、Ａｒイオンを使用したスパッタリングにより表面金属層１４０のうち表面電極４１，４１となる部分に付着したエポキシ接着剤を含め、矩形穴１３８内のエポキシ接着剤を除去した。

そして、得られた複合体を上下逆にし、第１基板１３６を炭化珪素で作成した研磨治具に接着固定し、焦電基板１２０のうち第１基板１３６を貼り合わせていない面を固定砥粒の研削機で研削加工し、焦電基板１２０の厚みを５０μｍまで薄くした。さらに、その面をダイヤモンド砥粒で研磨加工し、厚みを１２μｍまで薄くした。その後、その面を遊離砥粒及び不織布系研磨パットを用いて仕上げ研磨を行い、焦電基板１２０の厚みが１０μｍとなるまで研磨した。なお、仕上げ研磨は、ダイヤモンド砥粒による研磨加工で焦電基板１２０に生じた加工変質層を除去するために行った。

このようにして焦電基板１２０を研磨した後、焦電基板１２０の裏面（表面金属層１４０が形成されていない面）に裏面金属層１５０を多数形成した（図７（ｄ））。この工程は、表面金属層１４０の形成と同様の材料及び条件で行った。なお、裏面金属層１５０のパターンは、ダイシング後に図１〜４に示した形状の裏面面金属層５０となるように形成した。具体的には、裏面電極５１，５２となる部分が縦２ｍｍ，横０．５ｍｍ、裏電極リード部５６，５７となる部分が縦０．５ｍｍ，横０．５ｍｍの大きさとなるように形成した。そして、裏面金属層１５０を形成した複合体１１０から縦２．５ｍｍ×横２．５ｍｍの赤外線検出素子１５をダイシングにより切り出した（図７（ｅ），図８（ｃ））。

続いて、裏面電極４０と電気的に導通するように赤外線検出素子１５の焦電基板２０の裏面側に、エポキシ系接着剤に銀粒子が分散している導電性接着剤１８１，１８２を塗布した（図９（ａ））。この塗布は、導電性接着剤１８１，１８２が、赤外線検出素子１５を第１基板３６側から仮想的に透過したときに第１基板３６と重なる位置に行った。具体的には、導電性接着剤１８１は、赤外線検出素子１５を第１基板３６側から仮想的に透過したときに第１基板３６及び裏電極リード部５６と重なる位置に塗布した。導電性接着剤１８２は、赤外線検出素子１５を第１基板３６側から仮想的に透過したときに第１基板３６及び裏電極リード部５７と重なる位置に塗布した。

続いて、第２基板７０として、シリコン基板（熱膨張係数は３ｐｐｍ／Ｋ）上に電気配線を施した回路基板を用意し、裏電極リード部５６，５７と第２基板７０とを電気的に導通させるように焦電基板２０の裏面側に導電性接着剤１８１，１８２を介して第２基板７０を貼り合わせた（図９（ｂ））。なお、貼り合わせの際には、第２基板７０の電気配線上に導電性接着剤１８１，１８２が位置するようにアライメントした。その後、第１基板３６と第２基板７０との間に１ｋｇｆ程度の荷重をかけて第２基板７０と赤外線検出素子１５とを固定し、この状態で１００℃で１時間放置して導電性接着剤１８１，１８２を硬化させて、第２基板７０に導電性接着剤８１，８２を介して赤外線検出素子１５を接着した（図９（ｃ））。これにより、図１〜４に示した形態の赤外線検出モジュール１０を得た。

［実験例２〜１０］
第１基板３６となるガラス基板の熱膨張係数が実験例１と異なる点以外は、実験例１と同様にして、実験例２〜１０の赤外線検出モジュール１０を作製した。

［実験例１１］
第２基板７０として、アルミナ基板（熱膨張係数：７ｐｐｍ／Ｋ）上に電気配線を施した回路基板を用いた以外は実験例１と同様にして、実験例１１の赤外線検出モジュール１０を作製した。

［実験例１２〜２０］
第１基板３６となるガラス基板の熱膨張係数が実験例１１と異なる点以外は実験例１１と同様にして、実験例１２〜２０の赤外線検出モジュール１０を作製した。

［実験例２１］
実験例２１として、導電性接着剤が、赤外線検出素子を第１基板側から仮想的に透過したときに第１基板と重ならないように位置している赤外線検出モジュールを作製した。この実験例２１の赤外線検出モジュール３１０の断面図を図１１に示す。図１１において、上述した赤外線検出モジュール１０と同じ構成要素については同じ符号を付し、説明を省略する。この赤外線検出モジュール３１０の赤外線検出素子３１５では、焦電基板２０の裏面に形成された裏面金属層が裏面電極５１，裏面電極５２のみであり、裏電極リード部５６，５７が形成されていない。そして、導電性接着剤３８１は裏面電極５１と第２基板７０とを直接導通し、導電性接着剤３８２は裏面電極５２と第２基板７０とを直接導通している。そして、赤外線検出素子３１５を第１基板３６側から仮想的に透過したときに、導電性接着剤３８１は裏面電極５１と重なるように位置し、導電性接着剤３８２は裏面電極５２と重なるように位置している。そのため、赤外線検出素子３１５を第１基板３６側から仮想的に透過したときに、導電性接着剤３８１，３８２はいずれも第１基板３６と重ならないように位置している。

この実験例２１の赤外線検出モジュール３１０を、実験例１と同様の工程により製造した。すなわち、裏面金属層の形成パターンと、導電性接着剤を塗布する位置とが異なる点以外は、実験例１と同様にして赤外線検出モジュール３１０を製造した。

［実験例２２］
第２基板７０として、アルミナ基板（熱膨張係数：７ｐｐｍ／Ｋ）上に電気配線を施した回路基板を用いた以外は実験例２１と同様にして、実験例２２の赤外線検出モジュール３１０を作製した。

［実験例２３］
第１基板３６となるガラス基板の熱膨張係数が実験例２１と異なる点以外は、実験例２１と同様にして、実験例２３の赤外線検出モジュール３１０を作製した。

実験例１〜２３における第１基板３６の熱膨張係数，熱膨張係数差Ｄ，第２基板７０の材質，第２基板７０の熱膨張係数を表１にまとめて示す。なお、実験例１〜５，１１〜１５，２１〜２３が本発明の実施例に相当し、それ以外が比較例に相当する。

［評価試験１］
実験例１〜２３の赤外線検出モジュールについて、圧電ノイズの発生有無を測定した。なお、圧電ノイズとは、熱応力によって焦電基板２０が変形することによる焦電基板２０の圧電効果によって発生する電圧である。測定は、各赤外線検出モジュールに対して、ヒートサイクル試験を行うことにより行った。ヒートサイクル試験は、次のような手順で行った。各赤外線検出モジュールを環境試験器に収容し、環境試験器内の温度を−１０〜８０℃まで周期的に変化させた。具体的には、図１２に示すように温度を変化させ、これを１サイクルとして、計１００サイクルの試験を行った。そして、その間に圧電ノイズが発生したか否かを測定した。なお、各実験例について赤外線検出モジュールを１０個ずつ用意し、１０個のうち圧電ノイズが発生した個数を調べた。

評価試験１の結果を表１に示す。表１からわかるように、第１基板が焦電基板と比べて熱膨張係数が小さく、熱膨張係数差Ｄが８．９ｐｐｍ／Ｋ以下、より具体的には熱膨張係数差Ｄが５ｐｐｍ／Ｋ以上８．９ｐｐｍ／Ｋ以下（＝第１基板３６の熱膨張係数が８．１ｐｐｍ／Ｋ以上１２ｐｐｍ／Ｋ以下）である実験例のうち、実験例１〜５，１１〜１５においては圧電ノイズが発生しておらず、実験例２１〜２３においては圧電ノイズが発生したのは１個であった。一方、熱膨張係数差Ｄが８．９ｐｐｍ／Ｋ超過である実験例６〜１０，１６〜２０については、実験例１〜５，１１〜１５，２１〜２３と比べて圧電ノイズが発生した個数が多く、熱膨張係数差Ｄが大きいほど圧電ノイズが発生した個数が多くなる傾向がみられた。これらの結果から、第１基板が焦電基板と比べて熱膨張係数が小さく、熱膨張係数差Ｄが８．９ｐｐｍ／Ｋ以下であることで、熱膨張による焦電基板２０の変形をより抑制できることがわかった。なお、熱膨張係数差Ｄが８．９ｐｐｍ／Ｋ超過（＝第１基板３６の熱膨張係数が８．１ｐｐｍ／Ｋ未満）であるときに圧電ノイズが発生しやすいのは、第１基板３６と焦電基板２０との熱膨張係数差が大きくなりすぎ、第１基板３６と焦電基板２０との熱膨張係数差によって焦電基板２０及び赤外線検出素子１５に反りなどの変形が生じるためと考えられる。

また、実験例２１〜２３に比べて実験例１〜５，１１〜１５の方が圧電ノイズ発生数が少ないのは、以下のような理由によると考えられる。すなわち、実験例２１〜２３では、赤外線検出素子３１５を第１基板３６側から仮想的に透過したときに、導電性接着剤３８１，３８２はいずれも第１基板３６と重ならないように位置している。そのため、導電性接着剤３８１，３８２の熱膨張により焦電基板２０が押し上げられるときに、実験例１と比べて焦電基板２０が変形して圧電ノイズが生じやすいと考えられる。実験例１〜５，１１〜１５では、導電性接着剤の真上に第１基板３６が存在することで、導電性接着剤の熱膨張による焦電基板２０の変形をより抑制できると考えられる。

なお、図１０に示した変形例の赤外線検出モジュール２１０の構成において、第１基板３６及び第２基板７０の材質及び熱膨張係数を実験例１〜２０と同様にした赤外線検出モジュールを作製し、上記評価試験と同等の試験を実施したが、結果は表１の実験例１〜２０と同じであった。

本出願は、２０１１年１２月５日に出願された日本国特許出願第２０１１−２６５８３２号を優先権主張の基礎としており、引用によりその内容の全てが本明細書に含まれる。

本発明は、例えば人体検知センサーなどのセキュリティー用や、火災検知センサーなどのガス検知用に用いられる、赤外線検出装置に利用可能である。

１０，２１０，３１０ 赤外線検出モジュール、１５，２１５，３１５ 赤外線検出素子，２０，１２０ 焦電基板、２１，２２，２２１ 受光領域、３６，１３６ 第１基板、３７，１３７，２３７ 接着層、３８ 空洞、４０，１４０，２４０ 表面金属層、４１，４２，２４１ 表面電極、４６，２４６，２５７ 表電極リード部、５６，５７，２５６ 裏電極リード部、５０，１５０，２５０ 裏面金属層、５１，５２，２５１ 裏面電極、６１，６２，２６１ 受光部、７０ 第２基板、８１，８２，１８１，１８２，３８１，３８２ 導電性接着剤、１１０，１１５ 複合体、１３８ 矩形穴、２９０ 側面金属層。

Claims (6)

1. 焦電基板と、
   前記焦電基板の表面に形成された表面電極と、
   前記表面電極と対向するように該焦電基板の裏面に形成された裏面電極と、
   前記焦電基板の表面側に接着され前記焦電基板と比べて熱膨張係数が小さい第１基板と、
   を備え、
   前記第１基板は、前記表面電極に対向する空洞が形成されており、前記焦電基板の熱膨張係数から該第１基板の熱膨張係数を引いた熱膨張係数差Ｄが８．９ｐｐｍ／Ｋ以下であり、
   前記焦電基板は、タンタル酸リチウムの単結晶を、前記電極の面に沿った方向と一致するＸ軸の回りにＹ軸からＺ軸方向にカット角θ（３０°≦θ≦６０°，１２０°≦θ≦１５０°）だけ回転させた角度で切り出したＹオフカット板である、
   赤外線検出素子。
2. 前記焦電基板は、厚さが１０μｍ以下である、
   請求項１に記載の赤外線検出素子。
3. 請求項１又は２に記載の赤外線検出素子と、
   前記焦電基板の裏面側に接着され、該焦電基板と比べて熱膨張係数が小さい第２基板と、
   を備えた赤外線検出モジュール。
4. 焦電基板と、前記焦電基板の表面に形成された表面電極と、前記表面電極と対向するように該焦電基板の裏面に形成された裏面電極と、前記焦電基板の表面側に接着され前記焦電基板と比べて熱膨張係数が小さい第１基板と、を備え、前記第１基板は、前記表面電極に対向する空洞が形成されており、前記焦電基板の熱膨張係数から該第１基板の熱膨張係数を引いた熱膨張係数差Ｄが８．９ｐｐｍ／Ｋ以下である、赤外線検出素子と、
   前記焦電基板の裏面側に接着され、該焦電基板と比べて熱膨張係数が小さい第２基板と、
   前記赤外線検出素子と前記第２基板とを接着して前記裏面電極と該第２基板とを電気的に導通し、前記赤外線検出素子を前記第１基板側から仮想的に透過したときに前記第１基板と少なくとも一部が重なるように位置している導電性接着剤と、
   を備えた赤外線検出モジュール。
5. 焦電基板と、前記焦電基板の表面に形成された表面電極と、前記表面電極と対向するように該焦電基板の裏面に形成された裏面電極と、前記焦電基板の表面側に接着され前記焦電基板と比べて熱膨張係数が小さい第１基板と、を備え、前記第１基板は、前記表面電極に対向する空洞が形成されており、前記焦電基板の熱膨張係数から該第１基板の熱膨張係数を引いた熱膨張係数差Ｄが８．９ｐｐｍ／Ｋ以下である、赤外線検出素子と、
   前記焦電基板の裏面側に接着され、該焦電基板と比べて熱膨張係数が小さい第２基板と、
   を備え、
   前記第２基板は、熱膨張係数が前記焦電基板及び前記第１基板の熱膨張係数よりも小さい、
   赤外線検出モジュール。
6. 焦電基板と、前記焦電基板の表面に形成された表面電極と、前記表面電極と対向するように該焦電基板の裏面に形成された裏面電極と、前記焦電基板の表面側に接着され前記表面電極に対向する空洞が形成された第１基板であって、前記焦電基板と比べて熱膨張係数が小さく前記焦電基板の熱膨張係数から該第１基板の熱膨張係数を引いた熱膨張係数差Ｄが８．９ｐｐｍ／Ｋ以下である第１基板と、を備えた赤外線検出素子を、導電性接着剤を介して第２基板に接着した赤外線検出モジュールの製造方法であって、
   （ａ）前記赤外線検出素子を用意する工程と、
   （ｂ）前記赤外線検出素子と前記第２基板とを電気的に導通させるように前記焦電基板の裏面側に前記導電性接着剤を介して該第２基板を貼り合わせる工程と、
   （ｃ）前記第１基板と前記第２基板との間に荷重を加えて、該第２基板に前記導電性接着剤を介して前記赤外線検出素子を接着する工程と、
   を含み、
   前記工程（ｂ）では、前記赤外線検出素子を前記第１基板側から仮想的に透過したときに該第１基板と少なくとも一部が重なる位置に前記導電性接着剤が位置するように前記貼り合わせを行う、
   赤外線検出モジュールの製造方法。

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