JPH11145489A

JPH11145489A - 赤外線センサーおよびその製造方法

Info

Publication number: JPH11145489A
Application number: JP9305456A
Authority: JP
Inventors: Shinji Umeda; 眞司梅田; Katsumasa Miki; 勝政三木; Koji Nomura; 幸治野村
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-11-07
Filing date: 1997-11-07
Publication date: 1999-05-28

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は小型、低背化、低コストでかつ高信
頼性の赤外線センサーを提供することを目的とする。【解決手段】凹型の窪み部分に複数の導電体の突起電
極６を有している第１のガラス基板５と、複数の素子電
極２を有した赤外線センサー素子を有し、突起電極６と
素子電極２を合致させて前記赤外線センサー素子の赤外
線受光部１を橋桁状に浮かせた状態で電気的、且つ機械
的に接続し、ガラス基板５の上面に赤外線を透過するシ
リコン基板４を有機材料などの介在物を用いずに接合さ
せ、突起電極６の直下部のガラス基板５を貫通加工し、
この貫通加工部９を介して外部に電極を取り出す構造と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は体温計や人体検知セ
ンサーなどに用いられる赤外線センサーおよびその製造
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のキャン封止パッケージからなる赤
外線センサーを図７に示す。赤外線センサー素子８０は
有機樹脂であるダイボンディング樹脂７７でステム７４
上に張り付けられる。焦電型の赤外線センサー素子８０
は単結晶ＭｇＯ基板７０上などに赤外線受光部７８を成
長させ、外側に素子電極７９を引き出している構造が一
般的である。尚、素子電極７９や赤外線受光部７８の周
辺やその上部はポリイミドなどの膜で保護されている。
その後、ＡｕもしくはＡｌなどの金属細線であるワイヤ
ー７６で素子電極７９と外部電極取り出し用のピン７５
に接続される。ワイヤー７６の接続にはワイヤーボンデ
ィングが用いられる。その後、赤外線透過窓のシリコン
７１が張り付けられているキャン７２をステム７４に接
合させることによってキャン封止形の赤外線センサーが
形成される。キャン７２とステム７４の接合はシーム溶
接などが一般に用いられる。シリコン７１とキャン７２
の接合は、半田７３やガラスフリットなどで気密が保た
れるような接着が必要である。キャン７２の中に封止さ
れる雰囲気は窒素などの化学的に安定なガスが封入され
る。また、赤外線受光部７８が感知した赤外線は熱に変
換されるために、熱が逃げにくい熱伝導が悪いガスを封
入して感度向上を図る場合もある。そのときの封入ガス
は例えばキセノンやクリプトンである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の赤外線センサー
はサイズが非常に大きい。これは、ワイヤーボンディン
グするためのスペースが必要であることと、キャン７２
やステム７４の高さ自体もかなり高いものであることに
起因する。また、ピン７５の取り出し面積も必要なこと
から、自然とかなり大きなパッケージサイズになってし
まい、低背化、小型化が困難であった。

【０００４】また、ワイヤーボンディングを行うため
に、有機樹脂を含有したダイボンディング樹脂７７で赤
外線センサー素子８０を接着する必要がある。しかし、
有機樹脂は経時変化後や熱処理後に脱ガスして水分や有
機ガスを発生するため、赤外線センサー素子８０の感度
特性を劣化させるという問題を生ずる。また、単結晶Ｍ
ｇＯ基板７０はプロセス中に水分を吸収する性質を持っ
ているので、キャン封止後同様に脱ガスによって単結晶
ＭｇＯ基板７０からも水分が発生して赤外線センサー素
子８０の特性を悪化させる。また、このようにして発生
したガスや水分は赤外線センサー素子８０の赤外線受光
部７８自体を腐食させる原因ともなり、信頼性の問題が
ある。

【０００５】また、キャン封止パッケージの場合は個片
に封止を処理しなければならず、コストが高くなるとい
う欠点がある。また、赤外線の透過窓を形成するために
キャン７２とシリコン７１をガス気密封止ができるよう
に別途接合しなければならず、しかもその作業も一つ一
つ個片で行わなければならないため１個当たりの作業工
数が大きくコストがどうしても高くなるという欠点があ
る。

【０００６】本発明はこれらの課題を解決し、小型、低
背化、低コストでかつ高信頼性の赤外線センサーを提供
することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明は、赤外線センサー素子を突起電極を有してい
る凹型のガラス基板上に、突起電極と素子電極を合致さ
せて前記赤外線センサー素子の赤外線受光部を橋桁状に
浮かせた状態で接続し、前記凹型のガラス基板の上面に
シリコンを直接接合させることにより気密封止された赤
外線センサーを構成するものである。

【０００８】この構成により、ワイヤーボンディングや
有機樹脂を用いずにワーク一括処理ができるために、小
型、低背化、低コストでかつ高信頼性の赤外線センサー
を構成できる。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、凹型の窪み部分に複数の導電体の突起電極を有して
いるガラス基板と、中央部に赤外線受光部を有しこの赤
外線受光部より外側に複数の素子電極を有した赤外線セ
ンサー素子を有し、前記突起電極と前記素子電極を合致
させて前記赤外線センサー素子の赤外線受光部を橋桁状
に浮かせた状態で電気的、且つ機械的に接続し、前記凹
型のガラス基板の上面に赤外線を透過するシリコン基板
を有機材料などの介在物を用いずに接合させ、前記突起
電極の下部のガラス基板に前記突起電極の下面の面積に
対して小さい貫通加工部を設け、この貫通加工部を介し
て前記突起電極と外部電極が電気的に接続した構造とす
る。

【００１０】この構成によれば、ワイヤーボンディング
法を用いず、且つ、電極取り出しを素子電極の直下で取
り出して実装しているために、非常に低背化かつ小型化
できるという作用を有する。また、有機樹脂を含有した
ダイボンド樹脂を一切用いずに実装することで、脱ガス
による感度特性の劣化がなく、高信頼性が達成できるな
どの作用を有するものである。

【００１１】請求項２に記載の発明は、赤外線センサー
素子を数十μｍ以下の薄い箔体の構造としたものであ
る。赤外線センサー素子の赤外線受光部が単結晶ＭｇＯ
基板などの上に形成されたままの状態では、赤外線セン
サー素子の赤外線受光部が赤外線を受光して発生した熱
が単結晶ＭｇＯ基板を介して逃げてしまうが、この構成
によれば、受光して発生した熱が逃げず、感度特性が向
上するという作用を有する。

【００１２】請求項３に記載の発明は、赤外線センサー
素子の素子電極が白金電極である請求項１に記載の構成
としたものである。この発明によれば、突起電極の半田
材料が濡れすぎて赤外線受光部まで引っ張られることも
なく、逆に、半田に濡れなくて接続不良も生じることも
ない適度な半田濡れ性を示すため、突起電極と素子電極
の良好な接続が行える作用を有する。

【００１３】請求項４に記載の発明は、凹型の窪みを有
するガラス基板を、突起電極を有した第１のガラス基板
と、枠体状に加工した第２のガラス基板を直接接合する
ことによって形成した構造である。この発明は、直接接
合技術を用いることで、有機材料を一切用いないで原子
レベルで非常に強固なパッケージを構成できるため、脱
ガスによる特性劣化や信頼性の劣化がないなどの作用を
有する。また、一つ一つ個片に処理する必要がなく、ウ
エハーで一括処理で突起電極を有した凹型のガラス基板
が作製できるため、コストが格段に安くなるという作用
も有する。

【００１４】請求項５に記載の発明は、凹型の窪み部分
を有するガラス基板の窪み部分に複数の導電体の突起電
極を形成し、中央部に赤外線受光部を有しこの赤外線受
光部より外側に複数の素子電極を有した赤外線センサー
素子を、前記突起電極と前記素子電極を合致させて前記
赤外線センサー素子の赤外線受光部を橋桁状に浮かせた
状態で電気的、且つ機械的に接続し、前記凹型のガラス
基板の上面に赤外線を透過するシリコン基板を直接接合
させて前記赤外線センサー素子を気密封止させ、前記突
起電極の下部のガラス基板に前記突起電極の下面の面積
に対して小さい貫通加工部を設け、この貫通加工部を介
して突起電極と外部電極が電気的に接続するように外部
電極を形成する製造方法とする。この発明によれば、ワ
イヤーボンディング法を用いず、且つ、電極取り出しを
素子電極の直下で取り出して実装しているために、非常
に低背化且つ小型化できるという作用を有する。また、
有機樹脂を含有したダイボンド樹脂を一切用いずに実装
し、且つ、直接接合技術を用いることで、封止するガラ
スとシリコンの界面も原子レベルで非常に強固な接合を
達成できるため、脱ガスによる特性劣化がなく、高信頼
性が達成できるなどの作用を有する。また、この製造方
法によれば一つ一つ個片に処理する必要がなく、ウエハ
ーで一括処理した後分割することができるために１個当
たりの工数が激減し、コストが格段に安くなるという作
用を有する。

【００１５】請求項６に記載の発明は、第１のガラス基
板上の突起電極を、突起電極を形成する箇所に約１ｍｍ
程度以下の幅の適度な広さの薄膜電極を形成した後、前
記薄膜電極上に半田ペーストを印刷によって塗布した
後、第１のガラス基板を熱処理して半田ペーストを溶融
させて突起電極を形成する製造方法としたものである。
この発明によれば、ガラス基板上に構成された薄膜電極
上に半田材料の突起電極が、印刷によってワークで一括
して構成でき、ガラスクラックが生じることもなく、気
密封止が保たれたまま、低コストでガラス基板上の突起
電極が形成できるという作用を有することができる。

【００１６】請求項７に記載の発明は、突起電極の融点
が約２３０℃以上の高融点半田とし、第１のガラス基板
と第２のガラス基板の直接接合を室温で仮接合した後、
前記突起電極と素子電極を合致させ、前記高融点半田を
約２３０℃以上に加熱して溶融させて前記突起電極と前
記素子電極を接続させることにより、直接接合の本接合
である加熱と前記突起電極と前記素子電極の接続時の加
熱を同時に行う製造方法としたものである。この発明に
よって、接合不良が生じることなく突起電極と素子電極
の接合が良好に行え、且つ、加熱工程が少なくなる作用
を有することができる。

【００１７】請求項８に記載の発明は、第１のガラス基
板上の第２のガラス基板を直接接合する領域に、あらか
じめ保護膜を形成した後、半田ペーストを塗布、溶融さ
せて突起電極を形成し、その後前記保護膜を除去して第
１のガラス基板と第２のガラス基板を直接接合させる製
造方法としたものである。この発明は、半田ペーストを
印刷して加熱した後に発生したフラックスがガラス表面
に与える汚染を防ぎ、非常に良好な接合ができる作用を
有する。

【００１８】請求項９に記載の発明は、保護膜をＡｌ薄
膜とする製造方法で、Ａｌ薄膜は弱アルカリや弱酸性の
エッチング液でエッチングでき、しかも、エッチングし
た後の接合性も良好であるため、半田ペーストを形成後
に保護膜であるＡｌを除去しても、半田材料を腐食せ
ず、しかも、Ａｌ薄膜エッチング後良好な接合が可能と
なるという作用を有する。

【００１９】請求項１０に記載の発明は、ガラス基板の
貫通加工部の形成を、半田材料で突起電極を形成した
後、前記ガラス基板の下面に保護樹脂を塗布し、前記貫
通加工部だけ保護樹脂を除去した後、樹脂保護面からサ
ンドブラストでガラス基板を徐々に切削加工してガラス
基板を貫通させ、且つ、突起電極を貫通しない時点でサ
ンドブラスト加工を終了し、その後、保護樹脂を除去す
ることにより前記ガラス基板の貫通加工部を形成する製
造方法としたものである。この発明は、十分な気密性を
保ったまま貫通加工を行え、且つ、簡単にワークごと一
括して電極取り出しができる作用を有する。

【００２０】以下、本発明の実施の形態について図面を
参照しながら説明する。（実施の形態１）図１は本発明の第１の実施の形態であ
る赤外線センサーの断面図を示したものである。図１に
おいて、赤外線センサー素子はその中央部に赤外線受光
部１を有し、外側に素子電極２、そして赤外線受光部１
と素子電極２を保護支持する素子保護膜３からなってい
る。焦電型の赤外線センサー素子は、単結晶のＭｇＯ基
板上などに赤外線受光部１をマグネトロンスパッタ法な
どで成長させて作製する。成長させた赤外線受光部１の
材質はチタン酸鉛などである。素子電極２は突起電極６
と電気的且つ機械的接合が可能な金属を用いる。例え
ば、突起電極６が半田材料の場合は金や白金やパラジュ
ウム等の金属である。素子保護膜３は、例えばポリイミ
ドなどの熱的に安定で脱ガスが非常に少ないもので形成
されている。

【００２１】凹型のガラス基板５の窪み部分には、複数
の突起電極６が形成され、素子電極２と合致され、電気
的、且つ、機械的に接続されている。すなわち、突起電
極６によって赤外線受光部１、素子電極２、素子保護膜
３からなる赤外線センサー素子を橋桁状に浮かした構造
とする。また、突起電極６の下部のガラス基板５が貫通
加工され、その貫通加工部９は突起電極６の下面の面積
に対して小さく加工し、この貫通加工部９を介して突起
電極６と外部電極８が電気的に接続された構造とする。
また、赤外線透過窓であるシリコン４とガラス基板５は
介在物を使わないで直接接合して赤外線センサー素子の
周囲を封止ガス７で封止した構造とする。突起電極６は
導電体であり半田材料などで構成される。封止ガス７は
赤外線センサー素子の信頼性向上のため、化学的に安定
な窒素やキセノンやクリプトンなどの不活性ガスを用い
る。シリコン４は単結晶でも多結晶基板でもよいが、酸
化膜は赤外線を吸収するためにない方が望ましい。ま
た、シリコン４に赤外線反射防止膜が形成されている場
合もある。

【００２２】この構造によれば、ワイヤーボンディング
法を用いず、且つ、電極取り出しを素子電極２の直下で
取り出して実装しているために、非常に低背化且つ小型
化できるという作用を有する。また、有機樹脂を用いず
にパッケージングすることで、脱ガスによる感度特性の
劣化がなく、高信頼性が達成できるなどの作用を有す
る。

【００２３】（実施の形態２）図２は本発明の第２の実
施の形態の赤外線センサー素子の概略を示したもので、
特に前記の赤外線センサー素子の一例を示したものであ
る。図２（ａ）は従来の赤外線センサー素子の概略を、
図２（ｂ）は改良型の赤外線センサー素子である。図２
において１１は赤外線受光部、１２は素子電極、１３は
保護膜、１４は単結晶ＭｇＯ基板、１５は熱の流れであ
る。

【００２４】従来の赤外線センサー素子は、赤外線受光
部１１に赤外線を受光することで発生した熱の流れ１５
は、図２（ａ）のように単結晶ＭｇＯ基板１４、そして
保護膜１３、そして周囲の雰囲気中に伝導する。このと
き、単結晶ＭｇＯ基板１５の熱伝導率が比較的高いた
め、主に熱が流れるのは単結晶ＭｇＯ基板１４の方に流
れる。赤外線受光部１１で発生した熱が逃げると、素子
感度が低下してしまう。

【００２５】そこで、図２（ｂ）のように単結晶ＭｇＯ
基板１４をエッチングで完全に除去して、赤外線センサ
ー素子を数十μｍ以下の薄い箔体の構造とすれば、熱の
逃げが抑えられ素子感度は向上する。また、単結晶Ｍｇ
Ｏ基板１４はプロセス中に水分を吸収する性質を持って
いるので、封止後脱ガスによって単結晶ＭｇＯ基板１４
からも水分が発生して赤外線センサー素子の特性を悪化
させたり、赤外線受光部１１を腐食させたりする。従っ
て、単結晶ＭｇＯ基板１４を除去することは、感度特性
の向上の他に高信頼性を達成するためにも有用である。

【００２６】（実施の形態３）図３は本発明の第３の実
施の形態である赤外線センサーの製造方法の工程図を示
したものである。３１は第１のガラス基板、３２は薄膜
電極、３３は突起電極、３４は第２のガラス基板、３５
は赤外線センサー素子、３６は素子電極、３７はシリコ
ン、３８は貫通加工部、３９は外部電極である。各材料
の内、第３の実施の形態で述べた材料は前記述に準ず
る。

【００２７】図３（ａ），（ｂ）は突起電極の作製方法
である。まず、第１のガラス基板３１上の突起電極３３
を形成する箇所に、約１ｍｍ程度以下の幅の適度な広さ
の薄膜電極３２を形成した後（図３（ａ））、薄膜電極
３２上に半田ペーストを印刷によって塗布した後、第１
のガラス基板３１を熱処理して半田ペーストを溶融させ
て突起電極３３を形成する（図３（ｂ））。その後、熱
処理時に突起電極３３の周辺に生じたフラックスは、第
１のガラス基板３１を洗浄して除去する。第１のガラス
基板３１上にガスを気密封止できる突起電極３３を構成
するために、薄膜電極３２はガラスと強固な密着強度を
有した構造が必要となる。一般的にガラスと密着性の良
い金属としてクロムやチタンなどが最下層の密着層とし
て用いられる。

【００２８】また、薄膜電極３２は半田材料との濡れ性
が良い材料が必要であるため、上面側の電極として金や
銅やパラジュウムなどの材料が選択される。したがっ
て、一般的に薄膜電極３２は積層の薄膜電極となる。薄
膜電極３２の形成は真空蒸着法やスパッタなどによって
形成される。パターニングは半導体の工程などに用いら
れるフォトリソグラフィ技術によって行う。

【００２９】また、薄膜電極３２を形成するとき、約１
ｍｍ以上の幅を有する薄膜電極３２上に半田材料の突起
電極３３を形成すると、半田の応力によりガラス基板３
１にクラックが入り気密が保たれなくなる。このガラス
クラックの発生は、半田材料の種類と薄膜電極３２の大
きさによってガラスクラックの発生率は変化する。錫、
鉛の合金である半田では長方形の電極の場合、長辺側の
幅が約７００μｍまでガラスクラック発生なしで突起電
極が形成できることが確認されているが、錫、アンチモ
ンの合金である半田では７００μｍで所々ガラスクラッ
クが発生するため、それ以下の大きさにすべきである。
すなわち、ガラス材質と半田材質そして素子電極３６と
の接続性とを鑑みた適度な大きさにする必要である。し
かし、この方法によれば、印刷などの簡易な手法によっ
て半田材料の突起電極３３の形成ができ、しかも、ワー
ク一括処理が可能なため、低コストで容易にガラス基板
３１上の突起電極３３が形成できる。

【００３０】図３（ｃ）は突起電極３３を有した第１の
ガラス基板３１と、枠体状に加工した第２のガラス基板
３４を直接接合する工程を示したものである。図４にさ
らに詳細な直接接合工程の概略図を示す。４１は洗浄
槽、４２はガラス基板、４３は純水、４４はヒーターで
ある。直接接合とは、非常に平坦なガラス表面を有する
ガラス基板４２を洗浄してガラス表面を活性化させる工
程（図４（ａ））、次に、乾燥して室温で互いのガラス
を合致させる工程（図４（ｂ））、このとき、互いのガ
ラス基板４２は水酸基の水素結合力で自力で張り合わさ
れる。その後、加熱することにより水酸基がガラス中に
拡散しガラスどうしが原子レベルの強い結合力を有する
加熱工程（図４（ｃ））からなる接合方法である。

【００３１】ガラス基板４２の場合の加熱は約３００℃
程度の加熱で十分である。この直接接合により有機材料
を一切用いないで原子レベルで非常に強固なパッケージ
を構成するため、脱ガスによる特性劣化や信頼性の劣化
がないなどの効果を生じる。また、一つ一つ個片に処理
する必要がなく、ウエハーで一括処理で突起電極３３を
有した第１のガラス基板３１が作製できるため、コスト
が格段に安くなる効果もある。

【００３２】図３（ｄ）は赤外線センサー素子３５を突
起電極３３に実装する工程を示したものである。まず、
突起電極３３と素子電極３６を合致させた後、突起電極
３３を加熱、溶融させて素子電極３６と接続させる。こ
のとき、赤外線センサー素子３５の上面から加熱ツール
などで若干加圧して接続させると効果的である。

【００３３】この実装の時、突起電極３３の融点が約２
３０℃以上の高融点半田とし、第１のガラス基板３１と
第２のガラス基板３４の直接接合を室温で仮接合した
後、突起電極３３と素子電極３６を合致させ、前記高融
点半田を約２３０℃以上に加熱して溶融させて突起電極
３３と素子電極３６を接続させることにより、直接接合
の本接合である加熱と前記突起電極３３と前記素子電極
３６の接続時の加熱を同時に行うことができる。これ
は、第１と第２のガラス基板３１と３４の直接接合時の
加熱によって高融点半田の表面が酸化して、その後の突
起電極３３と素子電極３６の接合不良が生じる場合があ
るが、この製造方法によって、接合不良が生じることな
く突起電極３３と素子電極３６の接合が良好に行え、且
つ、製造工程が少なくなる。

【００３４】図３（ｅ）は赤外線透過窓のシリコン３７
と第２のガラス基板３４を接合する工程を示したもので
ある。前述した（図４参照）ガラス基板どうしの直接接
合は、シリコン３７と第２のガラス基板３４の接合にも
応用できる。第１のガラス基板３１と第２のガラス基板
３４の材質は、例えば、ほう珪酸ガラスやソーダガラ
ス、パイレックスガラスなどのガラスが低温で直接接合
が可能なため比較的良く用いられる。したがって、第２
のガラス基板３４とシリコン３７を直接接合すること
で、封止する接合界面が原子レベルで非常に強固な接合
を達成できるため、脱ガスによる特性劣化がなく、高信
頼性が達成できる。また、この製造方法によれば一つ一
つ個片に処理する必要がなく、ウエハーで一括処理した
後分割することができるために１個当たりの口数が激減
し、コストが格段に安くなる。

【００３５】図３（ｆ），（ｇ）は突起電極３３から外
部に電極を取り出す工程を示したものである。まず、突
起電極３３の下部の第１のガラス基板３１を貫通加工す
る。（図３（ｆ））。このとき、貫通加工部３８は突起
電極３３の下面に対して内側にくるように小径に加工
し、その後、貫通加工部３８を介して突起電極３３と外
部電極３９が電気的に接続するよう外部電極３９を取り
出す。貫通加工はサンドブラスト加工やレーザー加工な
どの技術によって行う。外部電極３９はスパッタ技術な
どで薄膜電極を形成するか、印刷技術などで厚膜電極を
形成するか、あるいは両方を併用して形成される（図３
（ｇ））。

【００３６】また、素子電極３６を白金電極とすれば、
突起電極３３と素子電極３６の良好な接続が行える。こ
れは、突起電極３３を半田材料で形成した場合に、Ａｕ
電極などの非常に半田材料との濡れ性が良好すぎる金属
が素子電極３６の最表面に用いられると、半田材料を加
熱して素子電極３６と接続したときに、Ａｕ電極が半田
に拡散しすぎて素子電極３６が浸食されて電気的接続が
保たれなくなったり、Ａｕ電極に半田材料の突起電極３
３が赤外線受光部まで引っ張られて、赤外線受光部に赤
外線を吸収して発生した熱が突起電極３３を介して逃げ
てしまい、感度が低下してしまう場合が生じる。しか
し、素子電極３６が白金電極の場合は、突起電極３３に
より素子電極３６が腐食したり、逆に、半田材料に濡れ
なくて接続不良も生じることもない適度な半田濡れ性を
示す。従って、素子電極３６を白金電極とすれば、突起
電極３３と素子電極３６の良好な接続が行える。

【００３７】（実施の形態４）図５に本発明の第４の実
施の形態である赤外線センサーの製造方法の工程図を示
す。これは、第３の実施の形態で述べた第１のガラス基
板と第２のガラス基板の直接接合工程（図３（ｃ））に
関する製造方法である。５１は第１のガラス基板、５２
は保護膜、５３は薄膜電極、５４は突起電極、５５はフ
ラックス、５６は第２のガラス基板である。前述したよ
うに直接接合は、ガラス基板の表面を非常に平坦に、且
つ、非常にクリーンな状態にする必要がある。したがっ
て、半田材料の突起電極５４を形成したときに、半田ペ
ースト中に含有されてあるフラックス５５が飛び散り、
接合界面に飛び散る（図５（ｂ）参照）。そこで、第１
のガラス基板５１上の第２のガラス基板５６を直接接合
する領域に、あらかじめ保護膜５２を形成した後（図５
（ａ）参照）、半田ペーストを塗布、溶融させて突起電
極５４を形成し、その後保護膜５２を除去して第１のガ
ラス基板５１と第２のガラス基板５６を直接接合させる
（図５（ｃ）参照）。

【００３８】このとき、保護膜５２はエッチングなどに
より除去されるが、除去時に逆に第１のガラス基板５１
を汚染したり腐食したりしないものを選択する。この発
明により突起電極５４を形成したときに発生したフラッ
クスがガラス表面に与える汚染を防ぎ、非常に良好な接
合ができる。なお、図５（ａ）の薄膜電極５３をエッチ
ングしたときにガラス表面が微視的に荒れたり、ガラス
表面に残留物が残されたままの状態が発生して直接接合
性を悪化させる場合があるが、この場合にも、薄膜電極
５３を形成する前に保護膜５２を形成しておいて、フラ
ックス除去後に保護膜５２を除去すれば良好な接合が得
られる。

【００３９】また、この保護膜５２をＡｌ薄膜とすれ
ば、Ａｌ薄膜は弱アルカリや弱酸性のエッチング液でエ
ッチングできるなどエッチング液の選択性が広く、且
つ、エッチングした後ガラス界面を荒らしたり、残留物
が残ったりしないため、接合性も良好である。また、突
起電極５４の半田材料や薄膜電極５３を腐食せず保護膜
５２が除去できる。よって、この保護膜５２をＡｌ薄膜
とすれば、非常に良好な接合が可能となる。

【００４０】（実施の形態５）図６に本発明の第５の実
施の形態である赤外線センサーの製造方法の工程図を示
す。これは、第３の実施の形態で述べたガラスの貫通加
工工程（図３（ｆ）参照）に関する製造方法である。６
１は赤外線センサー素子、６２はシリコン、６３は突起
電極、６４はガラス基板、６５は保護樹脂、６６は加工
砥料、６７は貫通加工部である。

【００４１】まず、半田材料で突起電極６３を形成した
後、ガラス基板６４の下面に保護樹脂６５を塗布し、突
起電極６３の下面の貫通加工部だけ保護樹脂を除去する
（図６（ａ））。次にサンドブラスト装置で加工砥料６
６の粒子を高速で樹脂保護面に吹き付け、貫通加工部の
ガラスを徐々に切削加工してガラス基板を貫通させる
（図６（ｂ））。柔らかい材質でできている保護樹脂６
５は高速で吹き付けられる加工砥料６６のエネルギーを
吸収分散して加工できないが、堅くてもろいガラス材質
は徐々に加工されていく。加工が突起電極６３まで達し
てガラス基板６４を貫通した後は、突起電極６３まで若
干加工されるが、半田材料はガラスに比べて非常に柔ら
かいので、加工速度が非常に遅いため、突起電極６３は
ほとんど加工されない。その後、保護樹脂６５を除去す
ることによりガラス基板６４の貫通加工部６７の形成は
終了する（図６（ｃ））。この製造方法によれば、十分
な気密性を保ったまま、簡単にワークごと一括して貫通
加工ができる。

【００４２】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、ワイヤー
ボンディングを用いず実装でき、ワーク一括処理ができ
るために、小型、低背化で且つ、低コストで赤外線セン
サーを構成できる。また、直接接合を用いて封止を行
い、有機樹脂を使わずに赤外線センサー素子をパッケー
ジングしているため、非常に高信頼性の赤外線センサー
が達成できる。なお、単結晶ＭｇＯ基板を除去してパッ
ケージングしているために感度特性も向上するという効
果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１による赤外線センサーの
断面図

【図２】（ａ），（ｂ）従来と本発明の実施の形態２の
赤外線センサー素子の断面図

【図３】（ａ）〜（ｇ）本発明の実施の形態３の赤外線
センサーの製造方法の工程図

【図４】（ａ）〜（ｃ）直接接合の概略の工程図

【図５】（ａ）〜（ｃ）本発明の実施の形態４の赤外線
センサーの製造方法の工程図

【図６】（ａ）〜（ｃ）本発明の実施の形態５の赤外線
センサーの製造方法の工程図

【図７】従来の赤外線センサーの断面図

【符号の説明】

１赤外線受光部２素子電極３素子保護膜４シリコン５ガラス基板６突起電極７封止ガス８外部電極９貫通加工部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】凹型の窪み部分に複数の導電体の突起電
極を有しているガラス基板と、中央部に赤外線受光部を
有しこの赤外線受光部より外側に複数の素子電極を有し
た赤外線センサー素子を有し、前記突起電極と前記素子
電極を合致させて前記赤外線センサー素子の赤外線受光
部を橋桁状に浮かせた状態で電気的且つ機械的に接続
し、前記凹型のガラス基板の上面に赤外線を透過するシ
リコン基板を有機材料などの介在物を用いずに接合さ
せ、前記突起電極の下部のガラス基板に前記突起電極の
下面の面積に対して小さい貫通加工部を設け、この貫通
加工部を介して前記突起電極と外部電極を電気的に接続
した赤外線センサー。
【請求項２】赤外線センサー素子を数十μｍ以下の薄
い箔体の構造とした請求項１に記載の赤外線センサー。
【請求項３】赤外線センサー素子の素子電極を白金電
極とした請求項１に記載の赤外線センサー。
【請求項４】凹型の窪みを有するガラス基板を、突起
電極を有した第１のガラス基板と、枠体状に加工した第
２のガラス基板を直接接合することによって形成した請
求項１に記載の赤外線センサー。
【請求項５】凹型の窪み部分を有するガラス基板の窪
み部分に複数の導電体の突起電極を形成し、中央部に赤
外線受光部を有しこの赤外線受光部より外側に複数の素
子電極を有した赤外線センサー素子を、前記突起電極と
前記素子電極を合致させて前記赤外線センサー素子の赤
外線受光部を橋桁状に浮かせた状態で電気的且つ機械的
に接続し、前記凹型のガラス基板の上面に赤外線を透過
するシリコン基板を直接接合させて前記赤外線センサー
素子を気密封止し、前記突起電極の下部のガラス基板に
前記突起電極の下面の面積に対して小さい貫通加工部を
設け、この貫通加工部を介して突起電極と外部電極が電
気的に接続するように外部電極を形成する赤外線センサ
ーの製造方法。
【請求項６】ガラス基板上の突起電極を、突起電極を
形成する箇所に約１ｍｍ程度以下の幅を有する適度な広
さの薄膜電極を形成した後、前記薄膜電極上に半田ペー
ストを印刷によって塗布した後、第１のガラス基板を熱
処理して半田ペーストを溶融させて突起電極を形成する
請求項５に記載の赤外線センサーの製造方法。
【請求項７】突起電極の融点が約２３０℃以上の高融
点半田とし、第１のガラス基板と第２のガラス基板の直
接接合を室温で仮接合した後、前記突起電極と素子電極
を合致させ、前記高融点半田を約２３０℃以上に加熱し
て溶融させて前記突起電極と前記突起電極を接続させる
ことにより、直接接合の本接合である加熱と前記突起電
極と前記突起電極の接続時の加熱を同時に行う請求項５
に記載の赤外線センサーの製造方法。
【請求項８】第１のガラス基板上の第２のガラス基板
を直接接合する領域に、あらかじめ保護膜を形成した
後、半田ペーストを塗布、溶融させて突起電極を形成
し、その後前記保護膜を除去して第１のガラス基板と第
２のガラス基板を直接接合させる請求項７に記載の赤外
線センサーの製造方法。
【請求項９】保護膜をＡｌ薄膜とする請求項８に記載
の赤外線センサーの製造方法。
【請求項１０】ガラス基板の貫通加工部の形成を、半
田材料で突起電極を形成した後、前記ガラス基板の下面
に保護樹脂を塗布し、前記貫通加工部だけ保護樹脂を除
去した後、樹脂保護面からサンドブラストでガラス基板
を徐々に切削加工してガラス基板を貫通させ、かつ、突
起電極を貫通しない時点でサンドブラスト加工を終了
し、その後、保護樹脂を除去することにより前記ガラス
基板の貫通加工部を形成する請求項５に記載の赤外線セ
ンサーの製造方法。