JPH0897445A - デバイス実装構造およびパッケージ - Google Patents
デバイス実装構造およびパッケージInfo
- Publication number
- JPH0897445A JPH0897445A JP6233358A JP23335894A JPH0897445A JP H0897445 A JPH0897445 A JP H0897445A JP 6233358 A JP6233358 A JP 6233358A JP 23335894 A JP23335894 A JP 23335894A JP H0897445 A JPH0897445 A JP H0897445A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- package
- infrared device
- infrared
- mounting structure
- mounting
- 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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- Radiation Pyrometers (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】高温または低温で動作する赤外線デバイスのヒ
ートサイクルによるストレスを低減し、耐環境信頼性を
向上させる。 【構成】高温または低温で動作しサーマルサイクルを伴
う赤外線デバイス５をパッケージ６に実装するデバイス
実装構造において、赤外線デバイス５の実装面の面積よ
りも面積が小さいサーマルストレス緩衝スペーサ１２を
介して赤外線デバイス５をパッケージ６に実装する。
ートサイクルによるストレスを低減し、耐環境信頼性を
向上させる。 【構成】高温または低温で動作しサーマルサイクルを伴
う赤外線デバイス５をパッケージ６に実装するデバイス
実装構造において、赤外線デバイス５の実装面の面積よ
りも面積が小さいサーマルストレス緩衝スペーサ１２を
介して赤外線デバイス５をパッケージ６に実装する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はデバイス実装構造および
パッケージに関し、特に高温または低温で動作しサーマ
ルサイクルを伴うデバイスのデバイス実装構造およびパ
ッケージに関する。
パッケージに関し、特に高温または低温で動作しサーマ
ルサイクルを伴うデバイスのデバイス実装構造およびパ
ッケージに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の冷却型デバイスの１つであるＨｇ
ＣｄＴｅ（以下、ＭＣＴと記す）結晶を用いた二次元ア
レイハイブリッド型赤外線デバイス（以下、赤外線デバ
イスと記す）は、図４に示すように、赤外線１を受光す
るＭＣＴ結晶２と信号読み出し用ＳｉＭＯＳＩＣ（以
下、ＳｉＭＯＳＩＣと記す）３をＩｎバンプ４でハイブ
リッド接合して構成される。赤外線デバイスは、より高
い分解能を得るために低温動作が求められる。このた
め、図５に示すように、赤外線デバイス５はＳｉＭＯＳ
ＩＣ３の裏面全面でＳｉ系接着剤でパッケージ６に実装
され、更にパッケージ６はヒートシンク剤７を介して冷
却媒体である液体窒素８を封入した液体窒素タンク９に
密着搭載され冷却されることにより赤外線検出装置が構
成される。
ＣｄＴｅ（以下、ＭＣＴと記す）結晶を用いた二次元ア
レイハイブリッド型赤外線デバイス（以下、赤外線デバ
イスと記す）は、図４に示すように、赤外線１を受光す
るＭＣＴ結晶２と信号読み出し用ＳｉＭＯＳＩＣ（以
下、ＳｉＭＯＳＩＣと記す）３をＩｎバンプ４でハイブ
リッド接合して構成される。赤外線デバイスは、より高
い分解能を得るために低温動作が求められる。このた
め、図５に示すように、赤外線デバイス５はＳｉＭＯＳ
ＩＣ３の裏面全面でＳｉ系接着剤でパッケージ６に実装
され、更にパッケージ６はヒートシンク剤７を介して冷
却媒体である液体窒素８を封入した液体窒素タンク９に
密着搭載され冷却されることにより赤外線検出装置が構
成される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】図５に示した赤外線検
出装置は、赤外線デバイスを構成するＭＣＴ結晶，Ｓｉ
ＭＯＳＩＣ，パッケージのセラミックス，および液体窒
素タンクの冷却面の銅ステージ等熱膨張係数の異なる材
料で構成されている。このため冷却による変形量が異な
り、異種材料の接点に機械的ストレスが集中する。特に
Ｉｎバンプを介して隣接するＭＣＴ結晶とＳｉＭＯＳＩ
Ｃの熱膨張系数はそれぞれ４．８×１０-6［Ｋ-1］と
２．５×１０-6［Ｋ-1］で大きく異なる。このため液体
窒素温度におけるＭＣＴ結晶とＳｉＭＯＳＩＣの二次元
面内の変位量の差は、１０ｍｍ角のＭＣＴ結晶の対角で
片側約３μｍ程度になる。この変位が機械的ストレスと
してＩｎバンプ直下のＭＣＴ結晶に形成されたフォトダ
イオードに加わる。
出装置は、赤外線デバイスを構成するＭＣＴ結晶，Ｓｉ
ＭＯＳＩＣ，パッケージのセラミックス，および液体窒
素タンクの冷却面の銅ステージ等熱膨張係数の異なる材
料で構成されている。このため冷却による変形量が異な
り、異種材料の接点に機械的ストレスが集中する。特に
Ｉｎバンプを介して隣接するＭＣＴ結晶とＳｉＭＯＳＩ
Ｃの熱膨張系数はそれぞれ４．８×１０-6［Ｋ-1］と
２．５×１０-6［Ｋ-1］で大きく異なる。このため液体
窒素温度におけるＭＣＴ結晶とＳｉＭＯＳＩＣの二次元
面内の変位量の差は、１０ｍｍ角のＭＣＴ結晶の対角で
片側約３μｍ程度になる。この変位が機械的ストレスと
してＩｎバンプ直下のＭＣＴ結晶に形成されたフォトダ
イオードに加わる。
【０００４】また薄膜セラミクスの積層、焼結により作
られるパッケージは垂直方向の変形量が大きく、赤外線
デバイスを密着して実装した場合、パッケージの変形が
そのままＳｉＭＯＳＩＣに伝わる。実際、ＳｉＭＯＳＩ
Ｃ周辺部での変形量は２０μｍに達し、ＭＣＴ結晶との
ハイブリッド構造を維持できなくなり冷却中に剥離する
問題が発生している。
られるパッケージは垂直方向の変形量が大きく、赤外線
デバイスを密着して実装した場合、パッケージの変形が
そのままＳｉＭＯＳＩＣに伝わる。実際、ＳｉＭＯＳＩ
Ｃ周辺部での変形量は２０μｍに達し、ＭＣＴ結晶との
ハイブリッド構造を維持できなくなり冷却中に剥離する
問題が発生している。
【０００５】以上説明したように従来型の実装構造で
は、赤外線検出装置の構成材料の熱膨張係数の差による
サーマルストレスが赤外線デバイスの機械的破損や電気
特性の劣化を引き起こすことが課題となっていた。
は、赤外線検出装置の構成材料の熱膨張係数の差による
サーマルストレスが赤外線デバイスの機械的破損や電気
特性の劣化を引き起こすことが課題となっていた。
【０００６】本発明の目的は、機械的破損や電気的劣化
のない赤外線検出装置のデバイス実装構造およびパッケ
ージを提供することにある。
のない赤外線検出装置のデバイス実装構造およびパッケ
ージを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明のデバイス実装構
造は、高温または低温で動作しサーマルサイクルを伴う
赤外線デバイスをパッケージに実装するデバイス実装構
造において、前記赤外線デバイスの実装面の面積よりも
面積が小さい銅製のサーマルストレス緩衝スペーサを中
央部に介して前記赤外線デバイスを前記パッケージに実
装する。
造は、高温または低温で動作しサーマルサイクルを伴う
赤外線デバイスをパッケージに実装するデバイス実装構
造において、前記赤外線デバイスの実装面の面積よりも
面積が小さい銅製のサーマルストレス緩衝スペーサを中
央部に介して前記赤外線デバイスを前記パッケージに実
装する。
【０００８】本発明のパッケージは、高温または低温で
動作しサーマルサイクルを伴う赤外線デバイスを実装す
るパッケージにおいて、前記赤外線デバイスを実装する
平面上の中央部に前記赤外線デバイスの実装面の面積よ
りも小さい銅製のサーマルストレス緩衝突起を少くとも
１個備える。
動作しサーマルサイクルを伴う赤外線デバイスを実装す
るパッケージにおいて、前記赤外線デバイスを実装する
平面上の中央部に前記赤外線デバイスの実装面の面積よ
りも小さい銅製のサーマルストレス緩衝突起を少くとも
１個備える。
【０００９】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
て説明する。
【００１０】図１は本発明の一実施例のデバイス実装構
造を説明する赤外線検出装置の要部断面図である。図１
に示すように、本実施例に用いる赤外線デバイス５は１
２ｍｍ角の読み出し回路の裏面中央部で、直径３ｍｍ，
厚み０．３ｍｍの銅製サーマルストレス緩衝スペーサ１
２を介してパッケージ６に実装される。中央部で実装す
るのは、変位による光軸からの焦点面のずれを極力小さ
くするためである。これにより、冷却されてパッケージ
６がベンディング変形した場合でも赤外線デバイス５に
機械的ストレスが伝わらない構造を実現できる。現在、
この構造において、１００回のヒートサイクルによる接
合率の低下およびダイオード特性の劣化は認められてい
ない。一方、赤外線デバイス５とパッケージ６との接触
面積が従来の赤外線検出装置に比べ減少しているが、冷
却到達温度，冷却時間に関して、下記に示すように、ほ
とんど差異は認められなかった。
造を説明する赤外線検出装置の要部断面図である。図１
に示すように、本実施例に用いる赤外線デバイス５は１
２ｍｍ角の読み出し回路の裏面中央部で、直径３ｍｍ，
厚み０．３ｍｍの銅製サーマルストレス緩衝スペーサ１
２を介してパッケージ６に実装される。中央部で実装す
るのは、変位による光軸からの焦点面のずれを極力小さ
くするためである。これにより、冷却されてパッケージ
６がベンディング変形した場合でも赤外線デバイス５に
機械的ストレスが伝わらない構造を実現できる。現在、
この構造において、１００回のヒートサイクルによる接
合率の低下およびダイオード特性の劣化は認められてい
ない。一方、赤外線デバイス５とパッケージ６との接触
面積が従来の赤外線検出装置に比べ減少しているが、冷
却到達温度，冷却時間に関して、下記に示すように、ほ
とんど差異は認められなかった。
【００１１】図２は白金温度デバイスを用いて測定した
赤外線デバイス表面の冷却曲線である。図２に示すよう
に、赤外線デバイスは、液体窒素投入後約１０分間で液
体窒素温度まで冷却される。
赤外線デバイス表面の冷却曲線である。図２に示すよう
に、赤外線デバイスは、液体窒素投入後約１０分間で液
体窒素温度まで冷却される。
【００１２】図３は本発明の一実施例の赤外線デバイス
を実装するパッケージの斜視図である。図３に示すよう
に、本実施例のパッケージ６は中央に銅製サーマルスト
レス緩衝突起１４が形成されている。このパッケージ６
を用いる場合には、赤外線デバイスの焦点面中央がパッ
ケージ６のサーマルストレス緩衝突起１４の中央と一致
するように赤外線デバイスを実装する
を実装するパッケージの斜視図である。図３に示すよう
に、本実施例のパッケージ６は中央に銅製サーマルスト
レス緩衝突起１４が形成されている。このパッケージ６
を用いる場合には、赤外線デバイスの焦点面中央がパッ
ケージ６のサーマルストレス緩衝突起１４の中央と一致
するように赤外線デバイスを実装する
【発明の効果】以上説明したように本発明は、サーマル
ストレス緩衝スペーサを介するデバイス実装構造および
サーマルストレス緩衝突起を備えたパッケージを採用す
ることにより、サーマルサイクルに伴うストレスが軽減
され、赤外線デバイスの耐環境性を向上できる効果があ
る。
ストレス緩衝スペーサを介するデバイス実装構造および
サーマルストレス緩衝突起を備えたパッケージを採用す
ることにより、サーマルサイクルに伴うストレスが軽減
され、赤外線デバイスの耐環境性を向上できる効果があ
る。
【００１３】本実施のデバイス実装構造を用いた赤外線
デバイスのサーマルサイクル試験の結果、ＭＣＴ結晶と
ＳｉＭＯＳＩＣの剥離，特性劣化は認められなかった。
また、到達冷却温度，冷却時間についても従来の赤外線
デバイスとの差異はなかった。
デバイスのサーマルサイクル試験の結果、ＭＣＴ結晶と
ＳｉＭＯＳＩＣの剥離，特性劣化は認められなかった。
また、到達冷却温度，冷却時間についても従来の赤外線
デバイスとの差異はなかった。
【図１】本発明の一実施例のデバイス実装構造を説明す
る赤外線検出装置の要部断面である。
る赤外線検出装置の要部断面である。
【図２】白金温度デバイスを用いて測定した赤外線デバ
イス表面の冷却曲線である。
イス表面の冷却曲線である。
【図３】本発明の一実施例の赤外線デバイスを実装する
パッケージの斜視図である。
パッケージの斜視図である。
【図４】従来の赤外線デバイスの一例の一部切欠き斜視
図である。
図である。
【図５】従来の赤外線検出装置の一例を示す断面図であ
る。
る。
１ 赤外線 ２ ＭＣＴ結晶 ３ ＳｉＭＯＳＩＣ ４ Ｉｎバンプ ５ 赤外線デバイス ６ パッケージ ７ ヒートシンク剤 ８ 液体窒素 ９ 液体窒素タンク １０ ボンディングワイヤ １１ 冷却ステージ １２ サーマルストレス緩衝スペーサ １３ ボンディングパッド １４ サーマルストレス緩衝突起 １５ コネクタピン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 31/0264 Ｈ０１Ｌ 31/08 Ｎ
Claims (4)
- 【請求項１】 高温または低温で動作しサーマルサイク
ルを伴う赤外線デバイスをパッケージに実装するデバイ
ス実装構造において、前記赤外線デバイスの実装面の面
積よりも面積が小さいサーマルストレス緩衝スペーサを
中央部に介して前記赤外線デバイスを前記パッケージに
実装することを特徴とするデバイス実装構造。 - 【請求項２】 前記サーマルストレス緩衝スペーサが銅
により構成されていることを特徴とする請求項１記載の
デーバイス実装構造。 - 【請求項３】 高温または低温で動作しサーマルサイク
ルを伴う赤外線デバイスを実装するパッケージにおい
て、前記赤外線デバイスを実装する平面上の中央部に前
記赤外線デバイスの実装面の面積よりも小さいサーマル
ストレス緩衝突起を少くとも１個備えることを特徴とす
るパッケージ。 - 【請求項４】 前記サーマルストレス緩衝突起が銅によ
り構成されていることを特徴とする請求項３記載のパッ
ケージ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6233358A JPH0897445A (ja) | 1994-09-28 | 1994-09-28 | デバイス実装構造およびパッケージ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6233358A JPH0897445A (ja) | 1994-09-28 | 1994-09-28 | デバイス実装構造およびパッケージ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0897445A true JPH0897445A (ja) | 1996-04-12 |
Family
ID=16953904
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6233358A Pending JPH0897445A (ja) | 1994-09-28 | 1994-09-28 | デバイス実装構造およびパッケージ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0897445A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03183168A (ja) * | 1989-12-12 | 1991-08-09 | Fujitsu Ltd | 半導体装置 |
| JPH05326988A (ja) * | 1992-05-19 | 1993-12-10 | Mitsubishi Electric Corp | 赤外線検出器 |
-
1994
- 1994-09-28 JP JP6233358A patent/JPH0897445A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03183168A (ja) * | 1989-12-12 | 1991-08-09 | Fujitsu Ltd | 半導体装置 |
| JPH05326988A (ja) * | 1992-05-19 | 1993-12-10 | Mitsubishi Electric Corp | 赤外線検出器 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19970527 |