JPH05243621A - 半導体光検出装置 - Google Patents

半導体光検出装置

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JPH05243621A
JPH05243621A JP4043940A JP4394092A JPH05243621A JP H05243621 A JPH05243621 A JP H05243621A JP 4043940 A JP4043940 A JP 4043940A JP 4394092 A JP4394092 A JP 4394092A JP H05243621 A JPH05243621 A JP H05243621A
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JP
Japan
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thermistor
electronic cooler
heat generating
image sensor
heat
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JP4043940A
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English (en)
Inventor
Masaharu Muramatsu
雅治 村松
Original Assignee
Hamamatsu Photonics Kk
浜松ホトニクス株式会社
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、取り付け作業が容易で、しかも温
度検出を高精度に行うことのできるサーミスタを有する
半導体光検出装置を得ることを目的とする。 【構成】 温度検出用サーミスタ(31)は、非導電性
かつ熱抵抗が小さい基板(35)上に配置されており、
電極リード(22)が挿通できる大きさの開口(36)
が設けられている。さらに、基板(35)上には、金属
配線(34)が施されて、後に温度検出用サーミスタ
(31)を配置する部分から開口(36)を囲むように
延長されている。この配線(34)の所定位置に、サー
ミスタ(31)が半田付け等で取り付けられる。この温
度検出用サーミスタ(31)をあらかじめ基板(35)
に取り付け、その基板(35)ごと電極リード(22)
に取り付けてしまえば、取扱いが困難なリード線を半田
付けや溶接する必要がなくなり、誰が作業を行っても同
じ歩留まりで組立てを行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【0001】

【産業上の利用分野】本発明は半導体光検出装置に関す
るものであり、詳細には、ペルチェ素子等を含む熱電効
果素子を有する電子冷却器の温度検出用サーミスタに関
するものである。

【0002】

【従来の技術】光入力位置を時系列情報に変換する撮像
素子は、フォトダイオードが一次元または二次元に並ん
でいるものであり、半導体が用いられて自己走査機能を
有するものは特にイメージセンサと呼ばれている。イメ
ージセンサは光電変換、蓄積、走査の諸機能部から成り
立っている。走査にはスイッチ手段または転送手段が用
いられ、この走査によって、信号電荷は共通信号線であ
るビデオラインまで運ばれる。また、イメージセンサの
各フォトダイオードは幾何学的に固定されているために
本質的に画像歪みが小さく、しかも小型軽量であるため
に振動衝撃などの耐環境性に優れている。さらに、低電
圧駆動、低消費電力などの特徴を持っている。このよう
なイメージセンサは、視覚機能を有するセンサとして幅
広い応用が考えられ、代表的な応用分野としてビデオカ
メラ、物体認識、分光光度計用のマルチチャンネル検出
器、距離測光、色識別など多数考えられる。

【0003】上述のイメージセンサのフォトダイオード
は、その温度を下げることによって劇的に暗電流を下げ
ることが可能であり、超微弱光を検出しようとした場
合、イメージセンサを冷却して蓄積時間を長くすること
ができる。

【0004】図6は、セラミックパッケージ内に組み立
てられたMOSイメージセンサを電子冷却素子で冷却す
る装置の例である。イメージセンサ11が入ったセラミ
ックパッケージの裏面は、アルミブロック12に押しつ
けられている。アルミブロック12は温度の均一性を良
くするために用いられている。したがって、第1の電子
冷却素子13は、このアルミブロック12とイメージセ
ンサ11の両方を冷却する必要がある。これより電子冷
却器は1段では冷却能力が不足するため、第2の電子冷
却素子14との2重構造となっている。なお、符号10
はMOSイメージセンサの駆動読みだし回路、符号16
は冷却水の出入口、符号17はドライエアの出入口を示
す。

【0005】この装置では、電子冷却素子が2重となっ
たため、電子冷却素子の発熱面での発熱がいわゆる空冷
では大きくなりすぎ、電子冷却器を熱的に破壊する恐れ
がある。そこで、電子冷却器の発熱面を密着させる放熱
ブロック内に冷却水を流す構造が用いられた。符号15
は放熱ブロックに冷却水をおくるパイプである。

【0006】ここで、イメージセンサ11やアルミブロ
ック12、第1、第2の電子冷却素子13、14の冷却
面は当然室温より低くなる。従ってこれらがむき出しの
状態では、結露を生じイメージセンサ窓のくもりや、電
子冷却器の破壊を起こす。これを防ぐために、図6に示
したように全ての系をシールドケースに入れ、外気と遮
断し更にシールドケース内にはドライエアを充密しなけ
ればならない。即ち、図6に示したセラミックパッージ
全体を冷却しようとした構造では、被冷却物の熱容量が
大きいので、冷却能力向上のためにどうしても電子冷却
器を複数段直列に並べる必要があり、そのため放熱すべ
き熱量は増えて水冷式とならざるを得ない。更に、セラ
ミックパッケージなどへの結露を防止するためドライエ
アも必要であり、設備の準備や取扱いは非常にめんどう
であった。

【0007】そこで、上述の問題を解決したのが図7及
び図8に示す半導体光検出装置である。この装置は、上
記イメージセンサチップを冷却する電子冷却器に直接チ
ップを実装することにより全体を小型化し、かつ装置外
面に結露が生じないように改善されたものである。図8
は、図7に示す装置の上面図および側面図であり、装置
内部の構造を表している。

【0008】図7及び図8に示すようにこの装置は、イ
メージセンサチップ18と、そのチップ18の裏面に接
して複数のペルチェ素子26からなる電子冷却器50
と、その電子冷却器50の発熱面27よりも面積が大き
く、その発熱面27に接して設けられ複数の電極リード
22を有する放熱板25と、電極リード22に接続され
た温度検出用サーミスタ31aとを備えている。

【0009】上述のMOSイメージセンサチップ18
は、電子冷却器50の冷却面28上に直接付けられてい
る。MOSイメージセンサチップ18の材料はシリコン
なので、電子冷却器50の冷却面28に用いる材料は、
その熱膨脹係数がシリコンと同定度の窒化アルミナが望
ましい。電子冷却器50の冷却面28上には、金属によ
るパターン20が施されており、MOSイメージセンサ
チップ18上にあるボンディングパッド19からワイヤ
ボンディング21が施されている。また、金属パターン
20の他端からは、放熱板25の電極リード22に向か
ってワイヤボンディング29が施されている。ワイヤボ
ンディング21、29には通常金などの非常に柔らかい
金属が用いられるが、MOSイメージセンサチップ18
のボンディングパッド19から直に電極リード22にボ
ンディングを行うとワイヤ長が長くなりすぎ、たわんだ
り接触する可能性があった。しかし、このように2回に
別けてボンディングすることにより、そのような故障を
防ぐことができる。また、MOSイメージセンサチップ
18の横にはチップ型サーミスタ30が配置されてい
る。この様な表面実装型サーミスタは、イメージセンサ
チップ18と同じような位置関係のところに並べて配置
でき、したがってサーミスタ30の温度を測定すること
によって、小さな誤差でMOSイメージセンサの温度を
モニタすることができる。電極リード22は、それらに
電力を供給する電源ライン40によって各ペルチェ素子
26に接続されている。発熱面27では、冷却面28で
吸熱した熱量と、ペルチェ素子26での消費電力の和の
熱量が発生する。従って発熱面27は、熱伝導性が良い
放熱板25に強く押しつけられ、放熱されなければいけ
ない。電子冷却器50の発熱面27の材料は、冷却面2
8と同じ窒化アルミナである。したがって、放熱板25
の材料は、窒化アルミナとほとんど熱膨脹係数が等しい
コバールが適当である。なお、符号32は、補助の放熱
器である。

【0010】上述のMOSイメージセンサチップ18、
チップ型サーミスタ30、電子冷却器50のペルチェ素
子26、発熱面27、冷却面28は、乾燥不活性ガス雰
囲気、または真空でキャンキャップ24等で封止されて
いる。符号23は窓材であり、例えば人工サファイヤが
用いられる。また符号31aは、電子冷却器50の発熱
面27の温度を検出するための、いわゆるスモールビー
ド型サーミスタである。

【0011】図7及び図8の系に於いて、MOSイメー
ジセンサチップ18と電子冷却器50の冷却面28は低
温になるが、キャップ24内部は乾燥不活性ガス雰囲
気、または真空となっており、さらに、図7に示す系の
外気に接する面は必ず室温より高くなる。このため、そ
の内部が結露したり窓材23にくもりを生じる心配はな
い。

【0012】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、電子
冷却器の発熱面の温度管理は重要であり、異常加熱時に
は電子冷却器への電源供給を直ちに遮断しないと電子冷
却器に熱的な破損を生じる可能性がある。発熱側に設け
られた温度検出用サーミスタはこの温度管理に使用され
るものである。

【0013】上述の図7や図8では、スモールビード型
と呼ばれるサーミスタ抵抗体を硝子封止し、その一端か
らリードを2本出した形の物が使用された例を示してい
る。このサーミスタは、以下の手順で放熱板及び電極リ
ードに組み立てられる。即ち、最初にスモールビード型
サーミスタ31aのリードを電極リード22の高さに合
わせて切る。そしてスモールビード型サーミスタ31a
のリードを電極リード22の幅(通常2.5mm)に合
うように広げる。次に、スモールビード型サーミスタ3
1aのリードを電極リード22に半田付け、または溶接
等によって取り付ける。最後に、放熱板25との熱抵抗
を小さくする意味で接触部にエポキシ樹脂等を充填す
る。

【0014】以上の手順によれば、スモールビード型サ
ーミスタ31aのリードは非常に細く、また硝子封止部
分の一端から出ているので、強い力でリード間隔を広げ
ようとするとその部分の硝子封止が割れてしまったり、
リードが切れたりしやすい。したがって作業が非常に困
難である。特にスモールビード型サーミスタ31aの先
端部は放熱板25と接触していないといけないにもかか
わらず、浮き上がりが生じやすい。

【0015】このように、作業には相当に熟練を要し、
時間もかかる。さらに、最終作業のエポキシ樹脂等の充
填の仕方が悪いと熱抵抗が大きくなり、測定温度誤差が
大きくなるといった問題があった。

【0016】図8には、電子冷却器50に電力を供給す
るための電源ライン40が示されている。通常、電源ラ
イン40は発熱面27の一端から出ており、放熱リード
22と半田付けや溶接などの手法によって接続される。
しかし電子冷却器50への供給電源流量は、数アンペア
にもなるのでこの電源ラインは太くて曲げにくく、した
がって、電源ライン40と放熱リード22との半田付け
や溶接などの作業にもやはり熟練を要するという問題が
あった。

【0017】上述のように、電子冷却器50の冷却面2
8にイメージセンサチップ18が配置され、発熱面27
は放熱板25に取り付けられ、それらを金属で封止した
半導体光検出器では、もし内部の部品が一つ故障して
も、取り替えは完全に不可能である。特に電子冷却器5
0には、アンペアオーダの電流が流れるので発熱面27
は異常加熱、熱破壊を起こし易い。そうした場合、イメ
ージセンサチップ18や窓材23がついたキャップ2
4、放熱板25など破損していない部品も全て無駄にな
ってしまう。従って、発熱側の温度をサーミスタ等の温
度検出器で正確にモニタし、異常時にはすぐに電源供給
をストップするなどという技術は必要不可欠である。

【0018】本発明は、上記問題点を解決した半導体光
検出装置を得ることを目的とする。

【0019】

【課題を解決するための手段】本発明は、撮像素子と、
撮像素子の裏面に接して複数の熱電効果素子からなる電
子冷却器と、電子冷却器の発熱面よりも面積が大きく、
その発熱面に接して設けられて複数の放熱リードを有す
る放熱板と、電極リードに接続された温度検出用サーミ
スタとを備え、撮像素子と電子冷却器と温度検出用サー
ミスタとはキャップで覆われて不活性ガス封止または真
空封止され、放熱板裏面は外気に晒されている半導体光
検出装置において、キャップ内の放熱板上には、放熱リ
ードの設置間隔と等間隔に設けられた開口を有する非導
電性の薄板が設置されて、開口を電極リードが挿通し、
電極リード間の薄板上には温度検出用サーミスタが配置
されて、さらに電極リードと温度検出用サーミスタとを
接続する金属配線が形成されていることを特徴とする。
また、放熱板と非導電性の薄板との間に、熱伝導度の高
い樹脂又は低温溶融金属が挿入された構造も可能であ
る。

【0020】一方、撮像素子と、撮像素子の裏面に接し
て複数の熱電効果素子からなる電子冷却器と、電子冷却
器の発熱面よりも面積が大きく、その発熱面に接して設
けられて複数の電極リードを有する放熱板と、電極リー
ドに接続された温度検出用サーミスタとを備え、撮像素
子と電子冷却器と温度検出用サーミスタとはキャップで
覆われて不活性ガス封止または真空封止され、放熱板裏
面は外気に晒されている半導体光検出装置において、電
子冷却器は、その発熱面の面積が撮像素子に接している
冷却面よりも大きく、かつ電極リードの設置間隔と等間
隔に設けられた開口を有し、開口には電極リードが挿通
され、発熱面上のリードの近傍には温度検出用サーミス
タが配置されて、電極リードと温度検出用サーミスタと
を接続する金属配線が発熱面上に形成されている構造で
あることを特徴とする。また、上述の半導体光検出装置
の発熱面上には、熱電効果素子と電極リードとを接続す
る金属配線が施された構造とすることが可能である。

【0021】なお、前述の撮像素子はイメージセンサチ
ップであり、熱電効果素子としてペルチェ素子を用いて
もよい。

【0022】

【作用】本発明によれば、温度検出用サーミスタは、電
極リードの設置間隔と等間隔に設けられた開口を有する
非導電性の薄板上に設置されている。このため熱抵抗に
影響を与える半田付けや溶接など困難な技術を用いる必
要がないので、その形態のまま温度検出用サーミスタを
放熱板に取り付けることができ、しかも、その取り付け
位置は各々の装置によってばらつくということがない。
そのため、常に高精度の温度測定を行うことができる。
この構造において、放熱板と非導電性の薄板との間に熱
伝導度の高い樹脂又は低温溶融金属が挿入されることに
よって、さらに、それら接触面での熱抵抗を小さくする
ことができる。

【0023】一方、電子冷却器の発熱面が大きく形成さ
れ、その部分に電極リードと等間隔の開口が設けられた
構造では、その開口に電極リードが挿通されることによ
って電子冷却器と放熱板との位置決め、及び電子冷却器
と温度検出用サーミスタとの位置決めが容易になされ
る。しかも、電子冷却器への電源配線が発熱面上に形成
されているため電力供給のため取り付け困難なリード線
を用いる必要がなく、大幅な作業能率の改善を図ること
ができる。

【0024】なお、本発明の半導体光検出装置に用いら
れる撮像素子にイメージセンサチップが用いられ、一
方、熱電効果素子としてペルチェ素子が用いられた構造
でも、同様の作用を得ることができる。

【0025】

【実施例】図1は、本発明に係る半導体光検出装置の第
1の実施例を示す図であり、同図(a)はそれに用いら
れる温度検出用サーミスタを示す図、同図(b)は装置
の上面図、同図(c)は側面図である。この装置全体の
構造は、イメージセンサチップ18と、そのチップ18
の裏面に接して複数のペルチェ素子26からなる電子冷
却器50と、その電子冷却器50の発熱面27よりも面
積が大きく、その発熱面27に接して設けられて複数の
電極リード22を有する放熱板25と、電極リード22
に接続された温度検出用サーミスタ31とを備えてい
る。

【0026】電子冷却器50の発熱面27側の温度検出
用サーミスタ31は、図1(a)に示す構造を有してお
り、表面実装型、即ちチップ型を適用したものである。
この温度検出用サーミスタ31は、その下面に電極が形
成されている。このため、本実施例では金属製の放熱板
25上に直接接着せずに、窒化アルミナ、セラミック等
の非導電性かつ熱抵抗が小さい基板35上に配置する。
この小さい基板35には、電極リード22が挿通できる
大きさの開口36が設けられ、さらに、金属配線34が
施されて、後に温度検出用サーミスタ31を配置する部
分から開口36を囲むように延長されている。この配線
34の所定位置には、サーミスタ31が導電性樹脂や半
田付け等で取り付けられる。

【0027】上述の構造である温度検出用サーミスタ3
1が配置された基板35は、同図(b)、(c)に示す
ように前述の開口36に電極リード22を挿通する形で
放熱板25に取り付けられる。放熱板25との間には熱
抵抗が小さくなるようにエポキシ樹脂等が充填されてい
る。金属配線34と電極リード22とは、半田または導
電性樹脂等33で接着されている。

【0028】この様に、チップ型の温度検出用サーミス
タ31をあらかじめ別基板35に取り付け、その基板3
5ごと電極リード22に取り付けてしまえば、スモール
ビード型サーミスタを取り付ける場合のように細くて非
常に取扱いが困難なリード線を半田付けや溶接する必要
がなくなり、またワイヤボンディングを施して取り付け
る場合に生じやすいボンダーのアームとその近傍にある
ペルチェ素子との接触を防止することができ、誰が作業
を行っても同じ歩留まりで組立てができる。

【0029】ここで、上述の装置について、基本的な作
動状態について説明する。

【0030】イメージセンサはその受光部の配列により
一次元アレイと二次元アレイとに大別され、さらに走査
機能によりアドレス方式と信号転送方式とに大別され
る。図2は、アドレス方式の一次元撮像素子アレイであ
るMOSイメージセンサの回路構成図である。MOSイ
メージセンサに代表されるアドレス方式では、MOSF
ETで構成されるシフトレジスタ1において作られる連
続的なパルスがアドレススイッチ2に加えられ、フォト
ダイオード3において放電された電荷が共通信号線であ
るビデオライン4から充電される。

【0031】図3は、この充電電流を抵抗によって検出
する方式を用いたMOS型撮像素子の画素構造および回
路構成を示している。p型シリコン基板5を用いたnチ
ャンネルMOSFETはアドレススイッチ6を構成して
いる。またソース領域7のpn接合部はフォトダイオー
ドを構成しており、光電変換機能を果たすと共に電荷蓄
積部としても働く。ゲート電極8に正のアドレスパルス
が与えられると、ゲート電極8下のシリコ基板5の表面
にnチャンネルが形成される。このためフォトダイオー
ドを構成するソース領域7の電位がドレイン領域9の電
位Vccと等しくなるまで、このnチャンネルを介して
ドレイン領域9からソース領域7へ電荷が供給される。
p型シリコン基板5の電位は0Vで、n型ソース7の電
位はVccになるので、フォトダイオードは、リセット
状態でVccボルトの逆バイアスが印加されるというこ
とになる。

【0032】一方、ゲート電極8にアドレスパルスが印
加されていないときには、ゲート電極8下のシリコン基
板5表面にチャンネルは形成されている。したがって、
フォトダイオードを構成するソース領域7の電位はフロ
ーティングになり、蓄積動作が開始される。つまり、こ
の状態で光が入射されてシリコン基板5内にキャリアが
励起されると、フォトダイオードに蓄積されていた電荷
(正孔)は励起されたキャリア(電子)によって放電
し、フォトダイオード電位は低下する。このときフォト
ダイオード電位の最低値は0Vであり、逆バイアスはな
くなる。

【0033】ここで明らかなことは、リセット状態での
フォトダイオード逆バイアスはVccボルトで、完全に
放電したときには0Vボルトになるので、結局フォトダ
イオードが放電できる電荷量の最大値Qmaxは、フォ
トダイオ−ドの容量をCpdとすると、 Qmax=Cpd×Vcc・・・(1) と表される。

【0034】次に、再びアドレスパレスがゲート電極8
に加えられると、放電電荷に相当する充電電流が再びフ
ォトダイオードに流れ込む。この充電電流量は外部回路
によって検出される。

【0035】全放電電荷量は、フォトダイオードへの入
射光量とアドレススイッチ6のゲートをオンする時間間
隔との積に比例する。この様な動作モードを電荷蓄積モ
ードと呼び、微弱な光を検出するのに役立っている。ま
た、この放電電荷量Qsは、フォトダイオードの光電流
をIp、フォトダイオードの暗電流をId、蓄積時間
(ゲートをオンする時間間隔)をtとすると、次の式に
示される。

【0036】Qs=(Ip+Id)×t・・・(2) 今入射する光が非常に微弱な場合、上式に於いてIpが
小さくなるが、その分蓄積時間を長くすれば、トータル
の出力電荷量が大きくなり、S/Nの低下を招かないで
信号を取り出すことができる。しかしこの時、フォトダ
イオードの最大の放電電荷量は(1)式で決められてい
るので、(2)式に於いて暗電流成分Idが大きいと、
蓄積時間を長くすることができず、従って予定していた
ほどにS/Nを向上させる事ができなくなる可能性があ
る。

【0037】しかし、本発明に係るイメージセンサのフ
ォトダイオードに於いては、温度を下げる事によって劇
的に暗電流を下げることが可能であり、超微弱光を検出
しようとした場合、イメージセンサを冷却して蓄積時間
を長くすることができる。

【0038】図4は、本発明に係る半導体光検出装置の
第2の実施例を示す図である。装置全体の構造は第1の
実施例とほぼ同様であるが、電子冷却器50の発熱面2
7の面積は冷却面28よりも大きく、かつ電極リード2
2の設置間隔と等間隔の位置に開口39が設けられてい
る。冷却面28上には、金属配線20が施され、冷却面
28に温度検出用のチップ型サーミスタ30が取り付け
られている。この開口39には電極リード22が挿通さ
れ、これにより電子冷却器50と放熱板25との位置決
めが容易になされる。さらに、発熱面27上には電極リ
ード22とチップ型の温度検出用サーミスタ31の取り
付け位置とを接続する金属配線37が施され、その端部
には温度検出用サーミスタ31が半田付けされている。

【0039】また、発熱面27には、ペルチェ素子26
に電力を供給するための金等による配線38が施されて
おり、やはりこの配線38の一端も電極リード22を通
すための開口39まで延長されている。

【0040】上記の構造を有する電子冷却器50は、図
5(a)、(b)に示すように、開口36、39に電極
リード22を通す形で放熱板25に取り付けられる。放
熱板25との間には熱抵抗が小さくなるようにエポキシ
樹脂等が充填される。最後に、配線37、38と電極リ
ード22を半田または導電性樹脂等33で繋ぎ合わせれ
ばよい。

【0041】上述のような構造でも第1の実施例同様、
スモールビード型サーミスタの取付けの場合のように非
常に細いリードを半田付けや溶接を行う必要がなくな
り、誰が作業を行っても容易に同じ歩留まりで組立てが
できる。さらに、電子冷却器50への電源配線40もリ
ード線を使わないで行われるため、作業能率の向上をは
かることができる。しかも、この構造によれば、電子冷
却器50と放熱板25との位置決めが、電子冷却器50
に施した開口39と電極リード22との間で行われるの
で、位置合わせに注意する必要がなくなり作業性を向上
させることができる。

【0042】なお、実施例では熱電効果素子としてペル
チェ素子を用いた場合について説明したが、例えばトム
ソン効果素子を用いても十分同様の効果を得ることがで
きる。

【0043】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明の半導
体光検出装置によれば、電子冷却器の発熱面の温度検出
用サーミスタの取付けが容易になるので作業能率を高め
ることができる。しかも、温度検出用サーミスタは電子
冷却器の発熱面上に直接配設されることができるので、
モニタ温度と実際温度の誤差を小さくすることができ、
精密な温度制御を行うことができる。さらに、電子冷却
器への電源ラインを前述の発熱面に形成することによ
り、電極リードへの配線作業を非常に簡単化することが
できる。

【0044】これにより、常に正確な温度モニタを行う
ことができ、異常の発生を即座に検知することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図1】本発明に係る半導体光検出装置の第1の実施例
を示す図である。

【図2】MOSイメージセンサの回路構成図である。

【図3】MOS型撮像素子の画像構造及び回路構成を示
す図である。

【図4】本発明に係る半導体光検出装置の第2の実施例
の冷却器を示す図である。

【図5】本発明に係る半導体光検出装置の第2の実施例
を示す図である。

【図6】セラミックパッケージ内に組み立てられたMO
Sイメージセンサの冷却する装置を示す図である。

【図7】従来の半導体光検出装置を示す図である。

【図8】従来の半導体光検出装置を示す上面図及び側面
図である。

【符号の説明】

1…MOSシフトレジスタ、2…アドレススイッチ、3
…フォトダイオード、4…ビデオライン、5…P型シリ
コン、6…アドレススイッチ、7…N+ ソース(フォト
ダイオード)、8…ゲート、9…N+ ドレイン(ビテオ
ライン)、10…駆動読みだし回路基板、18…MOS
イメージセンサチップ、19…イメージセンサ上のボン
ディングパット、20…電子冷却器の冷却面上の金属配
線パターン、21…ボンディングワイヤ、22…電極リ
ード、23…窓材、24…キャップ、25…放熱板、2
6…ペルチェ素子、27…電子冷却器の発熱面、28…
電子冷却器の冷却面、29…ボンディングワイヤ、30
…電子冷却器の冷却面温度モニタ用表面実装型温度検出
器、31…電子冷却器の発熱面温度検出用サーミスタ、
34…金属配線、35…窒化アルミナ等の非導電性基
板、36…開口、37…電子冷却器の発熱面上の金属配
線、38…電子冷却器の発熱面上の電源配線、39…開
口。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 撮像素子と、該撮像素子の裏面に接して
    複数の熱電効果素子からなる電子冷却器と、該電子冷却
    器の発熱面よりも面積が大きく、その発熱面に接して設
    けられて複数の電極リードを有する放熱板と、前記放熱
    リードに接続された温度検出用サーミスタとを備え、前
    記撮像素子と前記電子冷却器と前記温度検出用サーミス
    タはキャップで覆われて不活性ガス封止または真空封止
    され、前記放熱板裏面は外気に晒されている半導体光検
    出装置において、 前記キャップ内の放熱板上には、前記電極リードの設置
    間隔と等間隔に設けられた開口を有する非導電性の薄板
    が設置されて、前記開口を前記電極リードが挿通し、該
    電極リード間の前記薄板上には前記温度検出用サーミス
    タが配置されて、さらに前記電極リードと前記温度検出
    用サーミスタとを接続する金属配線が形成されているこ
    とを特徴とする半導体光検出装置。
  2. 【請求項2】 前記放熱板と前記非導電性の薄板との間
    には、熱伝導度の高い樹脂又は低温溶融金属が挿入され
    ている請求項1記載の半導体光検出装置。
  3. 【請求項3】 撮像素子と、該撮像素子の裏面に接して
    複数の熱電効果素子からなる電子冷却器と、該電子冷却
    器の発熱面よりも面積が大きく、その発熱面に接して設
    けられて複数の電極リードを有する放熱板と、前記電極
    リードに接続された温度検出用サーミスタとを備え、前
    記撮像素子と前記電子冷却器と前記温度検出用サーミス
    タはキャップで覆われて不活性ガス封止または真空封止
    され、前記放熱板裏面は外気に晒されている半導体光検
    出装置において、 前記電子冷却器はその発熱面の面積が、前記撮像素子に
    接している冷却面よりも大きくかつ前記電極リードの設
    置間隔と等間隔に設けられた開口を有し、該開口には前
    記電極リードが挿通し、前記発熱面上の前記電極リード
    の近傍には前記温度検出用サーミスタが配置されて、前
    記電極リードと前記温度検出用サーミスタとを接続する
    金属配線が前記発熱面上に形成されていることを特徴と
    する半導体光検出装置。
  4. 【請求項4】 前記発熱面上には、前記熱電効果素子と
    前記電極リードとを接続する金属配線が施されている請
    求項3記載の半導体光検出装置。
  5. 【請求項5】 前記撮像素子は、イメージセンサチップ
    である請求項1または3記載の半導体光検出装置。
  6. 【請求項6】 前記熱電効果素子はペルチェ素子である
    請求項1または3記載の半導体光検出装置。
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