JPH02200453A - 熱画像形成装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は熱画像形成装置（ｔｈｅｒｍａｌ　ｉｍａｇｉ
ｎｇｄｅｖｉｃｅ）に関し、特に赤外線に応答するパイ
ロ電気要素のアレイよりなる熱画像形成装置に関する。

既存の熱画像形成装置の性能を制限する主な要因は隣接
パイロ電気要素の間および各パイロ電気要素と支持・問
い合せ構造（ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ　ａｎｄｉｎｔｅｒ
ｒｏｇａｔｉｎｇ　５ｔｒｕｃｔｕｒｅ）の間の熱伝導
係数である。

米国特許第４３５４１０９号には、互いに離間したパイ
ロ電気要素のアレイを具備しており、各パイロ電気要素
が銀のような導電物質を含有したエポキシ樹脂で形成さ
れた各ピラーに支持された熱画像形成装置が開示されて
いる。各ピラーは支持されたパイロ電気要素とアレイの
要素からの電気信号を処理する集積回路との間に電気的
接続を形成するとともに、その要素を集積回路から熱的
に絶縁する。

しかし、このような装置は、ピラーを作成するための方
法が、導電性物質を含有したエポキシ樹脂の層を被着さ
せ、次にその層をイオンビームで切削するかまたは光学
切削装置を用いてその層を加工してパイロ電気素子と集
積回路に接着されうる導電性エポキシ材料のアイランド
（ｉｓｌａｎｄｓ）を形成すること含んでおり、比較的
複雑であるという難点がある。

米国特許第４３５４１０９号に記載された装置は、素子
と集積回路との間に十分な電気的通路を形成するために
、十分な導電性物質をエポキシ樹脂に充填する必要があ
り、そのためにピラーの熱絶縁効果が制限されることに
なるという他の難点をも有している。米国特許第４３５
４１０９号にはピラーの熱伝導度として６ワツト／ｃｍ
　’にという値があげられているが、このような値は実
用的な画像形成装置では不十分である。

本発明の目的は上記の難点が少なくとも軽減された熱画
像形成装置を提供することである。

本発明によれば、パイロ電気センサ要素のアレイを具備
しており、各センサ要素が真性半導体ポリマー材料の各
ピラーによって少なくとも部分的に支持されており、前
記ピラーが前記センサ要素と信号処理手段との間に電気
的通路を与える熱画像形成装置が提供される。

本発明は、典型的には６ＸｌＯ−”ワット／ｃｍ　’に
である適当に低い熱伝導率を、典型的には１シ一メンス
／ｃｍ以上の適当に高い導電率と結合するポリピロール
、ポリアセチレンまたはポリチオフェンのような電気的
に半導性のポリマーが熱画像形成装置に使用するのに適
した材料であるという本発明者の知見に基づいている。

これらの本質的に導電性のポリマーは電気的接触領域上
に被着されてさらに整形する必要なしに所要のピラー形
状を形成し得るので、作成方法が米国特許第４３５４１
０９号に記載されたエポキシ・ピラーの作成方法にに比
較して大幅に簡略化される。

以下図面を参照して本発明の２つの実施例による熱画像
形成装置について説明する。

まず第１図を参照すると、本発明の第１の実施例による
装置（以下第１装置と呼ぶ）は−側に相互接続された電
極１２のパターンを形成されかつ他側に分離した（ｄｉ
ｓｃｒｅｔｅ）電極１３のアレイを形成されたパイロ電
気プレート１１を具備している。パイロ電気プレート１
１は例えばタンタル酸リチウム、ニオブ酸ストロンチウ
ム・バリウムまたは硫酸トリグリシンのような任意適当
な物質で作成されうる。分離した電極１３によって画成
されたパイロ電気センサ要素は２つの直交した組の平行
なスロット１４によって分離されている。

センサ要素は各半球状のピラー１５によって支持され、
これらのピラーはケイ素基板１７上の導電性入力パッド
上に半導体ポリマーを電気化学的に被着させることによ
って形成される。パッド上でのポリマーの成長が制限さ
れてい−なければ、この半球状の形状が自然に生ずる。

ピラー１５の自由端部はその上の分離した電極１３に半
田付けされて、集積回路へのセンサ要素および接点パッ
ド１６間の電気的通路を完成する。

入力パッド１６は例えばケイ素基板１７上に接着された
ポリミドまたは二酸化ケイ素よりなる絶縁性表面不動態
化層１８によって横方向に分離されている。基板１７内
には１９で概略的に示されたＣＭＯ３集積回路が形成さ
れ、装置の動作時にセンサ要素によって発生される信号
の信号処理を行なう作用をする。

センサ要素間のスロット１４は、センサ要素間のクロス
トークと感度の低下を生ずるおそれのある隣接センサ要
素間の熱伝導率を低下させる。ピラー１５はセンサ要素
と信号処理手段との間に電気的通路を形成するとともに
、センサ要素とケイ素基板１７との間に高い熱絶縁を与
える。

次に第２図を参照すると、本発明の第２の実施例による
装置（以下第２装置と呼ぶ）は、スロット１４を有する
パイロ電気プレート１１が薄いパイロ電気フィルム２１
で置換されており、かつ半球状のピラーがコラム状のピ
ラー２５によって置換されている点で前記第１装置と相
違している。他の特徴はすべて変更なしであり、それら
は第１図と同じ符号で示されている。第２図の薄膜２１
はセンサ要素間のクロストークが無視できるのに十分な
だけ低い横方向熱伝導率を有している。しかし、もし必
要であれば、不連続の短いスロットが隣接センサ要素間
に形成されてもよい。

パイロ電気フィルム２１に適した材料はポリフッ化ビニ
リデン（ＰＶＤＦ）またはフッ化ビニリデンである。

第３．４および５図は第２図に示されたピラー２５を形
成するための１つの方法を示している。図示された方法
では、厚いフォトレジスト層３１が空洞を取巻く壁を与
えており、その空洞内では半導体ポリマーの電気化学沈
積によってピラー２５が成長される。各分離した電極に
対するピラーの半田付けを容易にするために、続いてピ
ラー２５の頂部に金属層３３が沈積される。次にフォト
レジスト層がエツチング除去され、第２図に示されてい
るようなコラム状の構造が得られる。

米国特許第４３５４１０９号に示された装置とは対照的
に、ピラー２５の直径が分離した電極のわずかに２５％
にすぎない。このことは、電極の単位面積当りの熱伝導
率、すなわち所謂ｒＧＪ値が、典型的には０．１ワット
／ｃｍ”　’にのように比較的低いので特に有益である
。

上述した装置では、電気化学沈積によってポリマー・ピ
ラーが作成されたが、本発明は蒸気沈積によって、例え
ばポリアセチレンの重合化によってポリマー・ピラーが
作成された装置をも包含することが理解されるであろう
。このような代替的方法によれば、本質的に半導体のポ
リマーを所定の形状に沈積させることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例による装置の一部分の断
面を示す概略図、第２図は本発明の第２の実施例による
装置の一部分の断面を示す概略図、第３．４および５図
は上記第２の実施例を作成する場合の３つの工程を示す
図であり、これらの図は図示を明瞭にするために第２図
とは異なるスケールで示されている。 １１、、、、、パイロ電気プレート １２、、、、、相互接続された電極 １３、、、、、分離した電極 １４、、、、、スロット １５、、、、、半球状ピラー １６、、、、、接点パッド １７、、、、、ケイ素基板 １８、、、、、絶縁性表面不動態化層 ２１、、、、、パイロ電気フィルム ２５、、、、、コラム状ピラー ３１、、、、、フォトレジスト層

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、パイロ電気センサ要素のアレイを具備しており、各
   センサ要素が真性半導体ポリマー材料の各ピラーによっ
   て少なくとも部分的に支持されており、前記ピラーが前
   記センサ要素と信号処理手段との間に電気的通路を与え
   る熱画像形成装置。 ２、前記ポリマー材料がポリピロール、ポリアセチレン
   およびポリチオフェンから選択された請求項１の装置。 ３、前記ピラーが実質的に半球状である請求項１または
   ２の装置。 ４、前記ピラーが半導体ポリマー材料の無制限電気化学
   沈積によって形成された請求項３の装置。 ５、前記ピラーがコラム状である請求項１または２の装
   置。 ６、前記コラム状ピラーがエッチングによって形成され
   た請求項５の装置。 ７、パイロ電気センサ要素のアレイを具備した熱画像形
   成装置を製造する方法であって、真性半導体材料で複数
   のピラーを形成し、各ピラーが１つのセンサ要素を少な
   くとも部分的に支持するようにし、前記ピラーが前記セ
   ンサ要素と信号処理手段との間に電気的通路を与えるよ
   うにすることよりなる方法。 ８、前記形成工程が半球状のピラーを形成する無制限電
   気化学沈積である請求項７の方法。 ９、前記形成工程がコラム状のピラーを形成するエッチ
   ングである請求項７の方法。