JPH04364778A - 赤外線検出装置 - Google Patents

赤外線検出装置

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JPH04364778A JP3168926A JP16892691A JPH04364778A JP H04364778 A JPH04364778 A JP H04364778A JP 3168926 A JP3168926 A JP 3168926A JP 16892691 A JP16892691 A JP 16892691A JP H04364778 A JPH04364778 A JP H04364778A
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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】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は物体から放射される赤
外線を画像情報として検出する赤外線イメージ検出装置
に関し、特にその検出素子を搭載する冷却容器（以下デ
ュワという）の構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体シリコンのショットキ接合を利用
する赤外線の検出素子はその接合バリアが低く、室温動
作は困難であり、温度外乱を除去するため極低温（約８
０Ｋの液体窒素温度）に冷却された状態で動作されなけ
ればならない。そのため赤外線を透過する窓を備え、検
出素子の極低温冷却が可能な特別な構造のデュワと呼ば
れる容器に素子本体を搭載して駆動するようにしている
。
【０００３】図３は例えば特開平２−２１４１５８号公
報に示されたこの種の赤外線検出器における構成図であ
り、入射赤外線１を透過する窓材２を気密接合した外筒
３と、これにつながる一体化された内筒４で構成され、
内部が封止切りの真空に保持された空間１３を有するデ
ュワと呼ばれる冷却容器を有し、該容器の内筒の先端部
４ａに半導体赤外線検知素子１０をフレーム状パッケー
ジ及びパッケージ底板で構成されるサブパッケージ１１
を介して搭載し、その上部にコールドシールドと呼ばれ
る入射赤外線の迷光遮蔽壁１２を設けており、上記検出
素子１０からの電気信号はサブパッケージ１１のターミ
ナルを経由して内筒４の側壁に沿った内部配線８を通し
て外筒部に設けられたガラスハーメチック６の端子５に
よりデュワ外部に取り出されるのが一般的であった。
【０００４】次に動作について説明する。図３において
赤外線透過窓２を通してデュワ内に入射した赤外線１は
半導体検出素子１０の裏面側表面に結像し、ここで赤外
線の強弱に応じて電荷キャリアを生じ、この電荷は同一
素子内に集積化された電荷転送部（図示せず）で読み出
され、図示しないパッケージ配線，デュワ内部配線８，
外部端子５を通って外部信号処理回路（図示せず）で画
像情報として表示される。そしてこの検出器動作時には
デュワの冷却器挿入空間１４にジュール・トムソン型や
クローズドサイクル型等の冷却器を挿入し、デュワ内筒
４の先端部４ａを通して検出素子１０が８０Ｋレベルに
冷却される。
【０００５】以上のような赤外線検出器の構成及び動作
から、赤外線検出素子本体の画像信号はデュワ外に設け
られた信号処理回路で画像情報として処理されるが、こ
の場合デュワ内での配線長を可能なかぎり短くすること
が検出信号波形の劣化を防ぐために望ましい。また画像
情報の分解能を改善するために検出素子マトリクス画素
数を増大させた場合、信号取出配線数が増加し、内筒壁
面の配線密度ならびにデュワ外筒のハーメチック外部端
子数を増加することが必要となる。
【０００６】しかるに図３に示した従来のデュワ構造で
は、内部配線８が内筒４壁面を経由して外筒３の下部に
設けられた端子５と接続されるため、デュワ内の配線が
長くなる。またデュワ内筒４，外筒３の直径が赤外線検
出器に係わる他の部品とのインターフェース上で制限さ
れているため、内部配線の高密度化及び外部端子の増加
には制約があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来の赤外線検出装置
は以上のように構成されており、デュワの内部配線が長
く、また内部配線の高密度化及び外部端子数の増加に制
限があるという問題点があった。
【０００８】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、配線長に起因する画像信号劣化
及び素子の高密度化による配線，端子増加の制限を一挙
に改善し、加えてデュワの製作及びデュワへの赤外線検
出素子の実装を容易にし、装置のコスト低下を図らんと
するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明に係る赤外線検
出装置は、赤外線検出器近傍の冷却容器外筒に、赤外線
検出器の出力を容器外部に取り出す複数の出力端子を有
する信号取り出し部を設けたものである。
【００１０】
【作用】この発明においては、赤外線検出器近傍に配置
した複数の出力端子を有する信号取り出し部を経由して
冷却容器外に信号を取り出すようにしたから、冷却容器
内での配線を短くでき、検出素子からの信号の劣化を最
小に抑制することができ、また赤外線検出器からの信号
線の増加に対応した高密度配線を行うことができる。
【００１１】
【実施例】以下、この発明の実施例を図に基づいて説明
する。図１はこの発明の一実施例による赤外線検出装置
を示し、図３と同一符号は同一または相当部分を示し、
熱伝導度の小さい、例えばチタン等の金属で製作された
デュワ内筒４の先端部４ａ（この部分は熱伝導度の大き
い材質が望ましい）の上にサブパッケージ１１に格納さ
れた赤外線検出素子１０が搭載され、デュワ外筒３をサ
ブパッケージ１１近傍にて３ａ，３ｂに示されるように
上下に分割し、この間に円盤状のセラミック多層配線板
１５を挿設し、サブパッケージ１１と同一平面に位置さ
せた構造となっている。そしてこのセラミック多層配線
板１５は複数の内部埋め込み配線層を有し、セラミック
多層配線板１５のボンディングパッド１５ｃ，内部配線
１５ａ，ロウ付けプラグイン形端子１５ｂを経由し、サ
ブパッケージ１１及びセラミック配線板１５のボンディ
ングパッド１５ｃ間をワイヤボンディング１９により接
続して検出素子１０からの赤外線画像信号を最短配線距
離でデュワ外部に取り出すようにされている。
【００１２】次に図２の部分構成図を用いてデュワ及び
赤外線検出素子実装構造の詳細について説明する。図２
（ａ）　に示すようにまず赤外線検出素子１０及び赤外
線迷光防止用のコールドシールド１２を搭載したサブパ
ッケージ１１を、外部冷却装置を嵌合挿入できる冷却器
挿入空間１４を有するデュワ内筒４の先端部４ａの上に
、接着剤を用いて組み立てる。続いて図２（ｂ）　に示
すようにデュワ外筒部組立体として分割された外筒の金
属円筒３ａ，３ｂの中間にワイヤボンディング配線用パ
ッド１５ｃ，埋め込み形内部配線層１５ａ，及び信号取
出用のプラグイン形端子１５ｂを複数備えたセラミック
多層配線板１５を、同配線板の両面の図示しないメタラ
イズリング部を介在してロウ材１７を用いて固着して外
筒部組立体を製作する。
【００１３】上記構造において、分割された外筒３ａ，
３ｂにはセラミック配線板１５との熱膨張のマッチング
を考慮してコバール等のＣｏ−Ｆｅ−Ｎｉ合金が用いら
れており、一方、セラミック配線板１５には、内部配線
１５ａ，ボンディングパッド１５ｃのためのタングステ
ン等の耐熱金属のメタライズが可能なアルミナ磁器で製
作されている。またプラグイン形端子１５ｂには、外筒
３ａ，３ｂと同様のＣｏ−Ｆｅ−Ｎｉ合金が用いられ、
上記外筒３ａ，３ｂと上記セラミック配線板１５とのロ
ウ材１７としては真空気密に対する信頼性の高いＡｇ−
Ｃｕ共晶ロウ材が有効である。
【００１４】次に図３（ａ）　，（ｂ）　のように構成
した内筒部及び外筒部組立体を、図３（ｃ）　に示すよ
うに１８に示す部分（溶接部）で溶接し、内筒部と外筒
部とを接合する。続いてサブパッケージ１１のボンディ
ングパッド１１ａとセラミック配線板１５のボンディン
グパッド１５ｃ間をワイヤボンディング１９で接続する
。
【００１５】さらに外筒の上部３ｃと赤外線透過窓２を
気密接合した図２（ｄ）　の組立体を図２（ｃ）　の組
立体と嵌合し、図１の２０に示す部分２０（溶接部）で
溶接して接合しデュワ内を真空排気して真空空間１３と
し赤外線検出装置が完成される。
【００１６】このように本実施例によれば、複数のワイ
ヤボンディング配線用パッド１５ｃ，埋め込み形内部配
線層１５ａ，及び信号取出用のプラグイン形端子１５ｂ
を備えたセラミック配線板１５を、赤外線検出素子１０
を搭載したサブパッケージ１１と同一平面となるように
、デュワの外筒部３に設け、サブパッケージ１１のボン
ディングパッド１１ａとセラミック配線板１５のボンデ
ィングパッド１５ｃ間をワイヤボンディング１９で接続
するようにしたから、容器内配線長を最短とすることが
でき、検出素子からの信号の劣化を最小とすることがで
きる。
【００１７】またセラミック配線板１５は複数の信号取
出用のプラグイン形端子１５ｂを有するため、検出素子
マトリクスの画素数が増加しても、これに対応すること
ができ、近い将来開発される高解像度赤外線画像素子を
搭載することも可能である。
【００１８】また、サブパッケージ１１のボンディング
パッド１１ａとセラミック配線板１５のボンディングパ
ッド１５ｃ間が平面的かつ近接したものとなっているた
め、これらのパッド間を半導体製造工程で用いるワイヤ
ボンディングを採用することで容易に接続することがで
き、配線コストの低減及び工程の自動化を図ることがで
きる。
【００１９】
【発明の効果】以上のように、この発明にかかる赤外線
検出装置によれば、赤外線検出器近傍に配置した複数の
出力端子を有する信号取り出し部を経由して冷却容器外
に信号を取り出すようにしたから、冷却容器内での配線
が短くなり、検出素子からの信号の劣化を最小に抑制す
ることができ、また赤外線検出器からの信号線増加に対
応した高密度配線を行うことができ、さらに容器内の配
線接続に半導体製造工程で普通に使用されているワイヤ
ボンディングを採用することができ、配線コストの低減
及び自動化を図ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例による赤外線検出装置の概
略構成図。
【図２】この発明の一実施例による赤外線検出装置の部
分構成図。
【図３】従来の赤外線検出装置の概略構成図。
【符号の説明】
１　　　　　　入射赤外線 ２　　　　　　赤外線透過窓 ３　　　　　　外筒金属 ３ａ，３ｂ，３ｃ　　外筒金属部 ４　　　　　　内筒 ４ａ　　　　内筒先端部 ５　　　　　　ハーメチック端子 ６　　　　　　ハーメチックガラス ８　　　　　　内部配線 １０　　　　赤外線検出素子 １１　　　　サブパッケージ １１ａ　　ボンディングパッド １２　　　　コールドシールド １３　　　　真空空間 １４　　　　外部冷却装置の挿入空間 １５　　　　セラミック多層配線板 １５ａ　　埋め込み形配線層 １５ｂ　　プラグイン形端子 １５ｃ　　ワイヤボンディングパッド １７　　　　外筒ロウ付部 １８　　　　溶接部 １９　　　　ワイヤボンディング配線 ２０　　　　溶接部

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　冷却装置により極低温に冷却されて駆
    動する赤外線検出器を搭載する冷却容器を備えた赤外線
    検出装置において、内筒及び外筒から構成され、その内
    部が真空に保持される冷却容器と、該冷却容器に収容さ
    れ内筒の所定部位に配置された赤外線検出器と、該赤外
    線検出器近傍の上記冷却容器を構成する外筒に、前記赤
    外線検出器の出力を容器外部に取り出す複数の出力端子
    を有する信号取り出し部とを備えたことを特徴とする赤
    外線検出装置。
  2. 【請求項２】　　上記信号取り出し部は、上記冷却容器
    内部に収容された赤外線検出器と略同一平面上に位置す
    るように上記冷却容器の外筒に配置され、かつ複数の出
    力端子が多層化されたセラミック配線板であることを特
    徴とする請求項１記載の赤外線検出装置。
  3. 【請求項３】　　上記赤外線検出器と信号取り出し部の
    出力端子とがワイヤボンディングにより電気的に接続さ
    れていることを特徴とする請求項１記載の赤外線検出装
    置。
  4. 【請求項４】　　請求項２記載の赤外線検出装置におい
    て、上記セラミック配線板と冷却容器の外筒とは、前記
    セラミック配線板周囲に形成されたメタライズ層を介し
    てロウ材により接合されて気密保持構造となっているこ
    とを特徴とする赤外線検出装置。
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