JPH0422277Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本考案は、非接触温度検知或いは人体検知等に
利用される熱型赤外線検出器に関する。

＜従来の技術＞ 熱型赤外線検出器としては、サーモパイル、サ
ーミスタ、ボロメータ、焦電素子等の赤外線検出
素子を利用したものが知られている。しかし、何
れの赤外線検出素子を利用した場合でも、赤外線
検出信号は非常に微弱であり、長期に亘つて安定
したＳ／Ｎ比を保証する構造であることが必要で
ある。通常、赤外線検出素子は、裸状態で用いら
れることはなく、TO−５の名称で呼ばれるパツ
ケージ内に封入されて実用に供される。

第３図は赤外線検出器の一般的な構造を示す部
分断面図で、パツケージは、金属キヤツプ１と、
この金属キヤツプ１の底面側を封止するステム２
とよりなり、金属キヤツプ１の頭部の略中央部に
窓孔１ａを設け、この窓孔１ａの周辺部に赤外線
透過用の窓部材３を接着固定して封止した構造と
なつている。窓部材３としては、シリコンまたは
ゲルマニユウムの半導体基体の両面に高抵抗誘電
膜を形成した干渉フイルタが多用される。４は赤
外線検出素子、５は支持台、６はリード端子であ
る。

パツケージ内に封入された赤外線検出素子４
を、長期に亘つて安定に動作させ、Ｓ／Ｎ比を保
証するためには、大気中の水分が、パツケージ内
に入り込まないような構造とすることが必要であ
る。通常、金属キヤツプ１の底面側にはステム２
が溶接イされていて、封止性が高く、水分の入り
込む余地が殆どない。水分の入り込む可能性のあ
る箇所は、金属キヤツプ１の頭部に設けられた赤
外線透過窓部材３の接着部分ロである。

窓部材３の接着部分ロの封止性を高めることを
狙つた従来技術としては、実開昭55−34291号公
報に開示されたものがある。この従来技術は、第
４図に示すように、窓部材３の周辺を、ガラス７
を介して、金属キヤツプ１の窓孔１ａの周辺部に
接着固定したものである。

＜考案が解決しようとする課題＞ しかしながら、上述した従来技術には次のよう
な問題点があつた。

(a) ガラス７による接着のため、接着処理温度を
ガラスの融点（数百度）まで上げる熱処理工程
が必要になり、組立工程が面倒で複雑になり、
生産能率が低下し、コスト高になる。

(b) 熱膨張係数の差による熱的ストレスを抑える
ために、ガラス７として、熱膨張係数が金属キ
ヤツプ１の熱膨張係数に近似した材質のものを
選択使用しなければならない。このため、金属
キヤツプ１とガラス７との組合せの自由度が狭
くなり、設計の困難性、コスト高等を招く。

(c) 処理温度が数百度と高くなるため、金属キヤ
ツプ１が酸化して劣化する等の悪影響が出易
い。

(d) 金属キヤツプ１と窓部材３との間に、絶縁材
料でなるガラス７が介在するため、窓部材３を
導電性のある赤外線透過材で構成した場合で
も、窓部材３を金属キヤツプ１に電気的に接続
できなくなる。このため、電磁シールド効果が
低下し、Ｓ／Ｎ比が悪化する。

＜課題を解決するための手段＞ 上述した課題解決のため、本考案は、赤外線検
出素子を内蔵する金属キヤツプの頭部に窓孔を設
け、この窓孔を赤外線透過材でなる窓部材で封止
した赤外線検出器であつて、 前記窓部材は、半導体基体の両面に高抵抗誘電
膜を有し、有機質接着材層によつて前記金属キヤ
ツプに接着固定されており、 前記有機質接着材層は、少なくとも２層であ
り、その一方が前記窓孔のまわりの前記金属キヤ
ツプ周辺面とこの面と向き合う前記窓部材の周辺
面との間に略全周に亘つて介在し、他型が導電性
を有し前記半導体基体の外周端部と前記金属キヤ
ツプとの間に生じる間隔を全周に亘つて埋めてい
る。

＜作用＞ 窓部材は、有機質接着材によつて金属キヤツプ
に接着固定されているから、従来のガラスによる
接着の場合と異なつて、処理温度を高くする必要
がない。

また、有機質接着材は適度の弾性率を持つた
め、通常の使用温度範囲では、有機質接着材と金
属キヤツプ或いは窓部材との間の熱膨張係数の違
いがあつても、その熱膨張係数の違いによる熱的
ストレスを、有機質接着材が吸収緩和するように
使用する。このため、金属キヤツプ、窓部材及び
有機質接着材の自由な組合せが可能になり、設計
の自由度が高くなる。しかも、接着処理温度が低
いから、金属キヤツプが酸化する等の問題を生じ
ることもない。

有機質接着材層は、２層であり、その一方が窓
孔のまわりの金属キヤツプ周辺面と、この面と向
き合う窓部材の周辺面との間に介在して両周辺面
を全周に亘つて接着し、他方が窓部材を構成する
半導体基体の外周端部と金属キヤツプとの間に生
じる間隔をその全周に亘つて埋めているので、耐
湿特性が非常に良好で、高性能の赤外線検出器を
得ることができる。次にこの点について説明す
る。

赤外線検出器に要求される耐湿特性は非常に厳
しいものであり、この要求を満たすことは技術的
困難さを伴う。本考案者等は、単に、有機質接着
材によつて窓部材を金属キヤツプに接着しただけ
の構造では、接着部分からの極く微量な水分の侵
入を防止できず、その結果、Ｓ／Ｎ比を低下させ
てしまうことを発見した。そこで、単に有機質接
着材によつて接着するのではなく、有機質接着材
層を２層とし、１層目の有機質接着材層は金属キ
ヤツプと窓部材との間の平面的接着に主眼をお
き、２層目の有機質接着材層によつて、窓部材の
半導体基体の外周端部と金属キヤツプとの間に発
生する隙間を、全周に亘つて埋める構造としたと
ころ、極めて耐湿特性の優れた赤外線検出器が得
られることが解つた。

２層の有機質接着材層のうち、窓部材を構成す
る半導体基体の外周端部と金属キヤツプとの間に
生じる間隔を全周に亘つて埋めている有機質接着
材層は、導電性を有するから、窓部材が両面に高
抵抗誘電膜を有していて両面が実質的に電気絶縁
面となつているにもかかわらず、窓部材を、半導
体基体の部分で、金属キヤツプに電気的に接続
し、窓部分に、半導体基体、有機質接着材層及び
金属キヤツプによる連続した一連の電磁シールド
を形成できる。このため、窓部分の電磁シールド
作用が高くなり、Ｓ／Ｎ比が向上する。

＜実施例＞ 第１図は本考案に係る赤外線検出器の要部たる
金属キヤツプと窓部材の接着構造を示す断面図で
ある。図において、第３図と同一の参照符号は同
一性ある構成部分を示している。金属キヤツプ１
はいわゆるTO−５型となつており、その内径は
約7.7mmに統一されている。この金属キヤツプ１
の頭部には、赤外線導入口となる窓孔１ａが設け
たれている。窓孔１ａの孔径は種々であるが、視
野を大きくとろうとする場合、例えば６mmφ程度
の大きさとなる。

窓孔１ａのまわりの金属キヤツプ１の周辺面
と、この面と向き合う窓部材３の周辺面との間に
は、１層目の有機質接着材層８を全周に亘つて介
在させ、両周辺面を、略全周面に亘つて接着させ
てある。有機質接着材層８は、第２図ａに示すよ
うに、例えばデイスペンサ等によつて金属キヤツ
プ１の内周面側の、窓孔１ａの周辺面に塗布す
る。

そして、第２図ｂに示すように、有機質接着材
層８の上に窓部材３を載せて、周辺面の全周に亘
つて金属キヤツプ１に接着固定する。窓部材３
は、シリコンまたはゲルマニユウム等の半導体基
体の両面に高抵抗誘電膜を形成した干渉フイルタ
で構成されている。

次に、窓部材３の外周端部の上から金属キヤツ
プ１に対し、略全周に亘つて、２層目の有機質接
着材層９を付着させる（第２図ｃ参照）。窓孔１
ａは視野の確保のため金属キヤツプ１の頭部面積
に対する面積比率が大きくなつており、いわゆる
「ノリシロ」が非常に小さくなつているから、１
層目の有機質接着材層８を厚く塗布すると、窓部
材３の表面に流れ出して付着する可能性が出てく
る。赤外線検出器は一種の光学デバイスであるか
ら、有機質接着材層８が窓部材３の表面に流れ出
して付着すると、特性に重大な影響を及ぼす。従
つて、１層目の有機質接着材８はできるだけ薄く
塗布する必要がある。このため、１層目の有機質
接着材層８だけでは、充分な耐湿特性を確保する
ことが困難で、特に、高温高湿状態（例えば85
℃、95％ RH）に長期間放置すると、有機質接
着材層８を通して微量水分が侵入し、Ｓ／Ｎ比低
下の原因となる。

そこで本考案においては、１層目の有機質接着
材層８によつて金属キヤツプ１に窓部材３を平面
接着した後、窓部材３を構成する半導体基体の外
周端部の上から金属キヤツプ１に対し、略全周に
亘つて、２層目の有機質接着材層９を付着させ、
窓部材３を構成する半導体基体と金属キヤツプ１
との間の隙間を埋めるようにしたものである。こ
れにより、耐湿特性が飛躍的に向上する。

上述の有機質接着材層８，９の硬化処理は、
100℃以下の低温で行なうことが可能であるので、
金属キヤツプ１や有機質接着材の選択の自由度が
非常に高くなり、また、処理コストも従来例と比
較して安価である。

有機質接着材層９は導電性を有するものを使用
する。導電性の有機質接着材を使用すると、シリ
コン、ゲルマニユム等の半導体基体の厚み方向の
両面Ａ，Ｂ（第１図参照）に、真空蒸着或いはス
パツタ法等によつて高抵抗誘電体膜を形成した干
渉フイルタにおいて、半導体基体及びキヤツプ
を、全周に亘つて電気的に導通させることができ
る。このため、窓部分に、窓部材３の半導体基
体、有機質接着材層９及び金属キヤツプ１による
連続した一連の電磁シールドが形成され、電磁シ
ールド作用が非常に高く、電磁ノイズに対して極
めて強く、Ｓ／Ｎ比の優れた高性能の赤外線検出
器が得られる。導電性の有機質接着材としては、
銅、ニツケル、金、銀、カーボン等の導電成分を
樹脂に混合させたものが有効である。

＜考案の効果＞ 以上述べたように、本考案によれば次のような
効果が得られる。

(イ) 窓部材は、有機質接着材によつて金属キヤツ
プに接着固定されているから、従来のガラスに
よる接着の場合と異なつて、処理温度を高くす
る必要がなく、接着処理作業が容易で、コスト
の安価な赤外線検出器を提供できる。

(ロ) 有機質接着材は適度の弾性率を持つため、有
機質接着材と金属キヤツプ或いは窓部材との間
の熱膨張係数の違いによる熱的ストレスを、吸
収緩和でき、金属キヤツプ、窓部材及び有機質
接着材の自由な組合せが可能で、設計の自由度
の高い実用性に富む赤外線検出器を提供でき
る。

(ハ) 接着処理温度が低いから、金属キヤツプが酸
化する等の問題を生じることのない赤外線検出
器を提供できる。

(ニ) 有機質接着材層は２層とし、一方が金属キヤ
ツプと窓部材とを平面接着し、他方が金属キヤ
ツプと窓部材との間の隙間を埋めるているか
ら、検出特性を劣化させることなく、耐湿特性
を著しく向上させた高性能の赤外線検出器を提
供できる。

(ホ) 窓部材を構成する半導体基体の外周端部と金
属キヤツプとの間に生じる間隔を全周に亘つて
埋めている有機質接着材層は、導電性を有する
から、半導体基体の両面に高抵抗誘電膜を形成
した窓部材を、半導体基体の部分で、有機質接
着材層を介して、金属キヤツプに電気的に接続
し、窓部分の電磁シールド効果を高め、Ｓ／Ｎ
比を向上させた高性能の赤外線検出器を提供で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る赤外線検出器の部分断面
図、第２図ａ〜ｃは同じくその製造工程を示す
図、第３図は赤外線検出器の一般的な構造を示す
部分断面図、第４図は従来の赤外線検出器のキヤ
ツプ部分の構造を示す断面図である。 １……金属キヤツプ、１ａ……窓孔、３……窓
部材、４……赤外線検出素子、８……１層目の有
機質接着材層、９……２層目の有機質接着材層。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 赤外線検出素子を内蔵する金属キヤツプの頭部
   に窓孔を設け、この窓孔を赤外線透過材でなる窓
   部材で封止した赤外線検出器であつて、 前記窓部材は、半導体基体の両面に高抵抗誘電
   膜を有し、有機質接着材層によつて前記金属キヤ
   ツプに接着固定されており、 前記有機質接着材層は、少なくとも２層であ
   り、その一方が前記窓孔のまわりの前記金属キヤ
   ツプ周辺面とこの面と向き合う前記窓部材の周辺
   面との間に略全周に亘つて介在し、他方が導電性
   を有し前記半導体基体の外周端部と前記金属キヤ
   ツプとの間に生じる間隔を全周に亘つて埋めてい
   る 赤外線検出器。