JPH07218335A - 赤外線検出器 - Google Patents
赤外線検出器Info
- Publication number
- JPH07218335A JPH07218335A JP6015027A JP1502794A JPH07218335A JP H07218335 A JPH07218335 A JP H07218335A JP 6015027 A JP6015027 A JP 6015027A JP 1502794 A JP1502794 A JP 1502794A JP H07218335 A JPH07218335 A JP H07218335A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- infrared
- infrared detector
- infrared ray
- silicone
- silicone adhesive
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 赤外線検出器における冷却に伴うバンプ・ア
レイ周辺部の熱応力を低減させて長期間の繰返し動作に
耐え得る構造を提供する。 【構成】 赤外線検出部と電荷転送部とをインジウムを
主成分とするバンプで結合してなるハイバリッド型赤外
線検出素子、および前記ハイブリッド型赤外線検出素子
を冷却用ステージに接着する主成分がシリコーンである
接着剤層を具備して構成されたことを特徴とする赤外線
検出器。上記赤外線検出器が、接着剤層のシリコーンが
硬化してゴム状を呈する種類のものであることを特徴と
し、また、接着剤層のシリコーンが硬化してゲル状を呈
する種類のものであることを特徴とする。
レイ周辺部の熱応力を低減させて長期間の繰返し動作に
耐え得る構造を提供する。 【構成】 赤外線検出部と電荷転送部とをインジウムを
主成分とするバンプで結合してなるハイバリッド型赤外
線検出素子、および前記ハイブリッド型赤外線検出素子
を冷却用ステージに接着する主成分がシリコーンである
接着剤層を具備して構成されたことを特徴とする赤外線
検出器。上記赤外線検出器が、接着剤層のシリコーンが
硬化してゴム状を呈する種類のものであることを特徴と
し、また、接着剤層のシリコーンが硬化してゲル状を呈
する種類のものであることを特徴とする。
Description
【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検出器に係より、
特にその赤外線検出素子の搭載構造に関するものであ
る。
外線を画像情報として検出する赤外線検出器に係より、
特にその赤外線検出素子の搭載構造に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】赤外線検出部としてアンチモン化インジ
ウム（ＩｎＳｂ、以下この化学記号で示す）を、また、
電荷転送部としてシリコン固体回路を持つ複合化した赤
外線検出素子は、その動作時における温度外乱を除去す
るため極低温（７７Ｋの液体窒素温度）に冷却して使用
される。そのため、赤外線を透過する窓を備え、検出素
子を極低温に冷却することが可能な説別の構造にデュア
と呼ばれる真空容器の内部の検出素子を搭載して使用さ
れる。
ウム（ＩｎＳｂ、以下この化学記号で示す）を、また、
電荷転送部としてシリコン固体回路を持つ複合化した赤
外線検出素子は、その動作時における温度外乱を除去す
るため極低温（７７Ｋの液体窒素温度）に冷却して使用
される。そのため、赤外線を透過する窓を備え、検出素
子を極低温に冷却することが可能な説別の構造にデュア
と呼ばれる真空容器の内部の検出素子を搭載して使用さ
れる。
【０００３】図１にこの種の従来の赤外線検出器を断面
で示す。
で示す。
【０００４】図において１は内部空間２を真空に保持し
たデュアで、入射赤外線を透過させる透過窓１ａを気密
に接合した外筒１ｂと、この外筒１ｂと一体化され後述
する冷却器挿入空間１１を形成する内筒１ｃとから構成
されている。
たデュアで、入射赤外線を透過させる透過窓１ａを気密
に接合した外筒１ｂと、この外筒１ｂと一体化され後述
する冷却器挿入空間１１を形成する内筒１ｃとから構成
されている。
【０００５】次に、４は内筒先端部１ｄに取付けられた
検出素子搭載用のチップ・キャリアで、検知素子側の表
面にボンディング・パッド４ａが形成してあり、その反
対の面にはこのボンディング・パッドと電気的に接続さ
れたピン４ｂが設置されている。
検出素子搭載用のチップ・キャリアで、検知素子側の表
面にボンディング・パッド４ａが形成してあり、その反
対の面にはこのボンディング・パッドと電気的に接続さ
れたピン４ｂが設置されている。
【０００６】５はＩｎＳｂ基板にフォトダイオードアレ
イが形成された赤外線検出部、６はシリコン基板にＣＣ
Ｄ（電荷転送デバイス）等の回路が形成された電荷転送
部で、それぞれの表面のフォトダイオードに対応した位
置にインジウム（Ｉｎ）ベースの低融点ソルダ・バンプ
が形成されフリップ・チップ・ボンディングにより互い
に一体に接続されている。８は赤外線検出の迷光遮断壁
に形成する。電荷転送部はチップ・キャリア４のボンデ
ィング・パッド４ａにボンディングによって接続され、
ピン４ｂ、内部配線９を経て、ガラス・ハーメチックで
外筒１ｂを気密に貫通する外部端子１０を経てデュア１
の外部に導出される。１１は内筒１ｃによって形成され
た冷却器挿入空間である。
イが形成された赤外線検出部、６はシリコン基板にＣＣ
Ｄ（電荷転送デバイス）等の回路が形成された電荷転送
部で、それぞれの表面のフォトダイオードに対応した位
置にインジウム（Ｉｎ）ベースの低融点ソルダ・バンプ
が形成されフリップ・チップ・ボンディングにより互い
に一体に接続されている。８は赤外線検出の迷光遮断壁
に形成する。電荷転送部はチップ・キャリア４のボンデ
ィング・パッド４ａにボンディングによって接続され、
ピン４ｂ、内部配線９を経て、ガラス・ハーメチックで
外筒１ｂを気密に貫通する外部端子１０を経てデュア１
の外部に導出される。１１は内筒１ｃによって形成され
た冷却器挿入空間である。
【０００７】次に動作について説明する。まず、冷却条
件を確保するため、冷却器挿入空間１１にたとえばジュ
ール・トムソン型の冷却器を挿入し、内筒先端部１ｄを
通して赤外線検出部５を８０Ｋレベルの極低温に冷却す
る。この状態で透過窓１ａを通してデュア１内に入射し
た赤外線は、赤外線検出部４の裏面側固面に結像し、こ
こで赤外線の強弱に応じたキャリア電荷が発注し、この
電荷で電荷転送部６で読み出され、内部配線９、外部端
子１０を経て図示しない外部信号処理回路で処理され画
像情報として表示される。
件を確保するため、冷却器挿入空間１１にたとえばジュ
ール・トムソン型の冷却器を挿入し、内筒先端部１ｄを
通して赤外線検出部５を８０Ｋレベルの極低温に冷却す
る。この状態で透過窓１ａを通してデュア１内に入射し
た赤外線は、赤外線検出部４の裏面側固面に結像し、こ
こで赤外線の強弱に応じたキャリア電荷が発注し、この
電荷で電荷転送部６で読み出され、内部配線９、外部端
子１０を経て図示しない外部信号処理回路で処理され画
像情報として表示される。
【０００８】叙上の赤外線検出器は使用するたびに常温
から極低温まで冷却されるから、赤外線検出器を構成す
る各部材の材料は膨脹係数のマッチングを考慮して選定
する必要がある。特に赤外線検出部５と電荷転送部６を
接続しているインジウム・バンプによる結合はデュア内
筒先端部１ｄ、チップ・キャリア４、電荷転送部６、お
よび赤外線検出部５の膨脹係数がそれぞれ異なるため、
冷却、昇温サイクルで反りが発生して剥がれ易い。
から極低温まで冷却されるから、赤外線検出器を構成す
る各部材の材料は膨脹係数のマッチングを考慮して選定
する必要がある。特に赤外線検出部５と電荷転送部６を
接続しているインジウム・バンプによる結合はデュア内
筒先端部１ｄ、チップ・キャリア４、電荷転送部６、お
よび赤外線検出部５の膨脹係数がそれぞれ異なるため、
冷却、昇温サイクルで反りが発生して剥がれ易い。
【０００９】従来、デュア１の内筒１ｃには熱伝導率の
小さい硼珪酸ガラスが、内筒先端部１にはガラス封着合
金であるコバール（商品名：米国ウエスチングハウス社
製）が、チップ・キャリアにはアルミナ・セラミックが
使用されており、それらは金メッキされた上で金スズ
（ＡｕＳｎ）ハンダでハンダ付けされ、赤外線検知素子
はアルミナ・セラミック製のチップ・キャリア４上にエ
ポキシ系の接着剤層１００で接着されていた。
小さい硼珪酸ガラスが、内筒先端部１にはガラス封着合
金であるコバール（商品名：米国ウエスチングハウス社
製）が、チップ・キャリアにはアルミナ・セラミックが
使用されており、それらは金メッキされた上で金スズ
（ＡｕＳｎ）ハンダでハンダ付けされ、赤外線検知素子
はアルミナ・セラミック製のチップ・キャリア４上にエ
ポキシ系の接着剤層１００で接着されていた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】叙上の如く、赤外線検
出素子はハイブリッド型の構造になっており、ＩｎＳｂ
で作られた赤外線検出部５とシリコンで作られた電荷転
送部６とがインジウム・バンプ・アレイによって一体に
接合されたもので、内筒先端部１ｄ（コバール製）、チ
ップ・キャリア４（アルミナ・セラミック製）、電荷転
送部６（シリコン製）の膨脹係数の差によって冷却、昇
温のヒート・サイクル時に反りが発生し、バンプ・アレ
イの周辺部で剥がれ発生するという問題点があった。
出素子はハイブリッド型の構造になっており、ＩｎＳｂ
で作られた赤外線検出部５とシリコンで作られた電荷転
送部６とがインジウム・バンプ・アレイによって一体に
接合されたもので、内筒先端部１ｄ（コバール製）、チ
ップ・キャリア４（アルミナ・セラミック製）、電荷転
送部６（シリコン製）の膨脹係数の差によって冷却、昇
温のヒート・サイクル時に反りが発生し、バンプ・アレ
イの周辺部で剥がれ発生するという問題点があった。
【００１１】この発明は以上のような問題点を解消する
ためになされたもので、冷却に伴うバンプ・アレイ周辺
部の当応力を軽減して長期間の繰返し動作に耐えうる赤
外線検出器を得ることを目的としている。
ためになされたもので、冷却に伴うバンプ・アレイ周辺
部の当応力を軽減して長期間の繰返し動作に耐えうる赤
外線検出器を得ることを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明に係る赤外線検出
器は、赤外線検出部と電荷転送部とをインジウムを主成
分とするバンプで結合してなるハイバリッド型赤外線検
出素子、および前記ハイブリッド型赤外線検出素子を冷
却用ステージに接着する主成分がシリコーンである接着
剤層を具備して構成されたことを特徴とする。また、接
着剤層のシリコーンが硬化してゴム状を呈する種類のも
のであることを特徴とする上記赤外線検出器であり、さ
らに、接着剤層のシリコーンが硬化してゲル状を呈する
種類のものであることを特徴とする赤外線検出器であ
る。
器は、赤外線検出部と電荷転送部とをインジウムを主成
分とするバンプで結合してなるハイバリッド型赤外線検
出素子、および前記ハイブリッド型赤外線検出素子を冷
却用ステージに接着する主成分がシリコーンである接着
剤層を具備して構成されたことを特徴とする。また、接
着剤層のシリコーンが硬化してゴム状を呈する種類のも
のであることを特徴とする上記赤外線検出器であり、さ
らに、接着剤層のシリコーンが硬化してゲル状を呈する
種類のものであることを特徴とする赤外線検出器であ
る。
【００１３】
【作用】この発明においては、赤外線検知素子をダイボ
ンディングするための接着剤を従来のエポキシ系接着剤
の替わりに低温でも弾力性を失わないシリコーン・ゴム
系の接着剤を使用することで、膨脹係数のミスマッチに
よっと検外線検出素子が反ることを軽減し、バンプ・ア
レイ周辺部に発生する応力によるバンプ剥がれが防止さ
れ、同検出器の長寿命が達成される。
ンディングするための接着剤を従来のエポキシ系接着剤
の替わりに低温でも弾力性を失わないシリコーン・ゴム
系の接着剤を使用することで、膨脹係数のミスマッチに
よっと検外線検出素子が反ることを軽減し、バンプ・ア
レイ周辺部に発生する応力によるバンプ剥がれが防止さ
れ、同検出器の長寿命が達成される。
【００１４】
【実施例】以複、本発明の一実施例について図面を参照
して詳細に説明する。
して詳細に説明する。
【００１５】図１にこの発明の一実施例による赤外線検
出器を断面図で、またその要部を拡大して図２に断面図
で夫々示す。
出器を断面図で、またその要部を拡大して図２に断面図
で夫々示す。
【００１６】なお、図において従来と変わらない部分に
ついては従来と同じ符号をつけて示し説明を省略する。
また、各部の材質についても接着剤を除き従来と変わら
ない。
ついては従来と同じ符号をつけて示し説明を省略する。
また、各部の材質についても接着剤を除き従来と変わら
ない。
【００１７】図におけるデュア１の内筒先端部１ｄはす
でに述べたようにコバールで形成し、内筒１ｃを形成す
る硼珪酸ガラス円筒１ｃと気密封着されている。内筒先
端部はニッケル・金めっきを施し、おなじく金メタライ
スしたアルミナセラミック製のチップ・キャリア４と金
スズ（ＡｕＳｎ）はんだではんだ付けした。ＩｎＳｂの
赤外線検出部５とシリコンで形成されて電荷転送部６を
多数のインバウム・バンプ７で結合したハイブリッド型
赤外線検出素子を、従来のエポキシ系接着剤の替わりに
シリコーン接着剤ＴＳＥ３９２（商品名：東芝シリコー
ン社製）による接着剤層２００で接着し、自然放置して
硬化させた。その後、通常の方法で電荷転送部のボンデ
ィング等を行ない検出器の組立てを行ない、１００℃で
１２時間真空排気のベーキングを行ない、封じ切って赤
外線検出器を完成させた。
でに述べたようにコバールで形成し、内筒１ｃを形成す
る硼珪酸ガラス円筒１ｃと気密封着されている。内筒先
端部はニッケル・金めっきを施し、おなじく金メタライ
スしたアルミナセラミック製のチップ・キャリア４と金
スズ（ＡｕＳｎ）はんだではんだ付けした。ＩｎＳｂの
赤外線検出部５とシリコンで形成されて電荷転送部６を
多数のインバウム・バンプ７で結合したハイブリッド型
赤外線検出素子を、従来のエポキシ系接着剤の替わりに
シリコーン接着剤ＴＳＥ３９２（商品名：東芝シリコー
ン社製）による接着剤層２００で接着し、自然放置して
硬化させた。その後、通常の方法で電荷転送部のボンデ
ィング等を行ない検出器の組立てを行ない、１００℃で
１２時間真空排気のベーキングを行ない、封じ切って赤
外線検出器を完成させた。
【００１８】得られた赤外線検出器をジュール・トムソ
ン型の冷却器を用いて、冷却・昇温のヒート・サイクル
耐久性を調べたところ、従来の数回のヒート・サイクル
でインジウム・バンプ結合の一部に剥がれが発生してい
たものが、５０回のヒート・サイクルでも剥がれが皆無
になり、歴然とした効果が認められた。これは、チップ
・キャリアを構成するアルミナ・セラミックの膨脹係数
（７２×１０-7／℃）とシリコンの膨脹係数（１１×１
０-7／℃）のミスマッチを低温でも弾性を保つシリコー
ン接着剤層２００の変形で吸収したためと考えられる。
ン型の冷却器を用いて、冷却・昇温のヒート・サイクル
耐久性を調べたところ、従来の数回のヒート・サイクル
でインジウム・バンプ結合の一部に剥がれが発生してい
たものが、５０回のヒート・サイクルでも剥がれが皆無
になり、歴然とした効果が認められた。これは、チップ
・キャリアを構成するアルミナ・セラミックの膨脹係数
（７２×１０-7／℃）とシリコンの膨脹係数（１１×１
０-7／℃）のミスマッチを低温でも弾性を保つシリコー
ン接着剤層２００の変形で吸収したためと考えられる。
【００１９】なお、実施例では東芝シリコーン社製のＴ
ＳＥ３９２という脱アルコール型硬化によってゴム状を
呈するシリコーンを使用したが、ゴム状に硬化する必要
はなく、ジャンクション・コーティング用として市販さ
れるゲル状に硬化するシリコーンを使用することもでき
るのは勿論である。
ＳＥ３９２という脱アルコール型硬化によってゴム状を
呈するシリコーンを使用したが、ゴム状に硬化する必要
はなく、ジャンクション・コーティング用として市販さ
れるゲル状に硬化するシリコーンを使用することもでき
るのは勿論である。
【００２０】
【発明の効果】この発明は以上述べたように、赤外線検
出素子を検出器デュア内に搭載するに際して、低温でも
ゴム的な弾力性を失わないシリコーン系接着剤でダンボ
ンディングすることによって赤外線検出素子を構成する
シリコンとチップ・キャリアを構成するアルミナ・セラ
ミックの膨脹係数のミスマッチによる応力を減少させる
もので、繰返し冷却によるバンプ剥がれが抑制され、長
期間の繰返し使用に耐え得る赤外線検出器が得られる。
出素子を検出器デュア内に搭載するに際して、低温でも
ゴム的な弾力性を失わないシリコーン系接着剤でダンボ
ンディングすることによって赤外線検出素子を構成する
シリコンとチップ・キャリアを構成するアルミナ・セラ
ミックの膨脹係数のミスマッチによる応力を減少させる
もので、繰返し冷却によるバンプ剥がれが抑制され、長
期間の繰返し使用に耐え得る赤外線検出器が得られる。
【図１】従来例の赤外線検出器を示す断面図。
【図２】この発明に係る一実施例の赤外線検出器を示す
断面図。
断面図。
【図３】この発明に係る一実施例の赤外線検出器の要部
を拡大して示す断面図。
を拡大して示す断面図。
１：デュア １ａ：赤外透過窓 １ｂ：外筒 １ｃ：内筒 １ｄ：内筒の先端部 ２：デュア内の空間 ３：入射赤外線 ４：チップ・キャリア ４ａ：ボンディング・パッド ４ｂ：リード・ピン ５：ＩｎＳｂ赤外線検出部 ６：電荷転送部 ７：インジウム・バンプ ８：コールド・シールド ９：内部配線 １０：外部端子 １１：冷却器挿入空間 １００，２００：接着剤層
Claims (3)
- 【請求項１】 赤外線検出部と電荷転送部とをインジウ
ムを主成分とするバンプで結合してなるハイバリッド型
赤外線検出素子、および前記ハイブリッド型赤外線検出
素子を冷却用ステージに接着する主成分がシリコーンで
ある接着剤層を具備して構成されたことを特徴とする赤
外線検出器。 - 【請求項２】 接着剤層のシリコーンが硬化してゴム状
を呈する種類のものであることを特徴とする請求項１に
記載の赤外線検出器。 - 【請求項３】 接着剤層のシリコーンが硬化してゲル状
を呈する種類のものであることを特徴とする請求項１に
記載の赤外線検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6015027A JPH07218335A (ja) | 1994-02-09 | 1994-02-09 | 赤外線検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6015027A JPH07218335A (ja) | 1994-02-09 | 1994-02-09 | 赤外線検出器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07218335A true JPH07218335A (ja) | 1995-08-18 |
Family
ID=11877360
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6015027A Pending JPH07218335A (ja) | 1994-02-09 | 1994-02-09 | 赤外線検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07218335A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0829907A1 (en) * | 1996-09-16 | 1998-03-18 | Rockwell International Corporation | Hybrid focal plane array comprising stabilizing structure |
| EP0831533A1 (en) * | 1996-09-16 | 1998-03-25 | Rockwell International Corporation | Composite structure for focal plane array to compensate deformation |
| EP0831535A1 (en) * | 1996-09-13 | 1998-03-25 | Rockwell International Corporation | Hybrid focal plane array stabilization and isolation scheme |
| FR2820242A1 (fr) * | 2001-01-31 | 2002-08-02 | Sagem | Detecteur infrarouge hybride |
-
1994
- 1994-02-09 JP JP6015027A patent/JPH07218335A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0831535A1 (en) * | 1996-09-13 | 1998-03-25 | Rockwell International Corporation | Hybrid focal plane array stabilization and isolation scheme |
| EP0829907A1 (en) * | 1996-09-16 | 1998-03-18 | Rockwell International Corporation | Hybrid focal plane array comprising stabilizing structure |
| EP0831533A1 (en) * | 1996-09-16 | 1998-03-25 | Rockwell International Corporation | Composite structure for focal plane array to compensate deformation |
| FR2820242A1 (fr) * | 2001-01-31 | 2002-08-02 | Sagem | Detecteur infrarouge hybride |
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