JPS63211772A - 赤外線検知器 - Google Patents
赤外線検知器Info
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- JPS63211772A JPS63211772A JP62045635A JP4563587A JPS63211772A JP S63211772 A JPS63211772 A JP S63211772A JP 62045635 A JP62045635 A JP 62045635A JP 4563587 A JP4563587 A JP 4563587A JP S63211772 A JPS63211772 A JP S63211772A
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/024—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
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-
- G—PHYSICS
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- G01J5/061—Arrangements for eliminating effects of disturbing radiation; Arrangements for compensating changes in sensitivity by controlling the temperature of the apparatus or parts thereof, e.g. using cooling means or thermostats
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- H—ELECTRICITY
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
、 この発明は、高性能で量産が可能な赤外線検知器に
関するものである。
関するものである。
第４図、第５図は従来の赤外線検知素子の構造を示す斜
視図および側面図であり、第６図は従来の赤外線検知器
の構造図である。
視図および側面図であり、第６図は従来の赤外線検知器
の構造図である。
これらの図において、１は赤外線検知素子、２はＨｇＣ
ｄＴｅ結晶、３は電極、４は受光面、５はサファイアな
どの絶縁性材料からなる支持板、６は接着剤、７は断熱
真空容器（以下デユワと称す）、８はガラス、９はフ工
ルニコ系合金、１０は例えばＺｎＳ よりなる赤外線
透過窓、１１は前記赤外線検知素子１の前記電極３から
のリード綿、１２は前記デユワ７の中心の穴部、１３は
赤外線検知器である。
ｄＴｅ結晶、３は電極、４は受光面、５はサファイアな
どの絶縁性材料からなる支持板、６は接着剤、７は断熱
真空容器（以下デユワと称す）、８はガラス、９はフ工
ルニコ系合金、１０は例えばＺｎＳ よりなる赤外線
透過窓、１１は前記赤外線検知素子１の前記電極３から
のリード綿、１２は前記デユワ７の中心の穴部、１３は
赤外線検知器である。
）１ ｇＣｄＴ ｅ結晶２は、バンドギャップの狭い化
合物半導体で、３〜５μｍあるいは１０μｍ帯の赤外線
検知素子材料として広く利用されている。
合物半導体で、３〜５μｍあるいは１０μｍ帯の赤外線
検知素子材料として広く利用されている。
赤外線検知素子１は、ＨｇＣｄＴ ｅ結晶２を支持板５
上に接着剤６を使って貼り付けた後、研摩・エッチノブ
等の方法で１０μｍ程度の厚さにするとともに、受光面
４以外にＩｎ等の物質を蒸着して電極３を形成すること
により作られる。なお、受光面４上には陽極酸化膜、Ｚ
ｎＳ膜などの保護膜。
上に接着剤６を使って貼り付けた後、研摩・エッチノブ
等の方法で１０μｍ程度の厚さにするとともに、受光面
４以外にＩｎ等の物質を蒸着して電極３を形成すること
により作られる。なお、受光面４上には陽極酸化膜、Ｚ
ｎＳ膜などの保護膜。
反射防止膜等が形成される。
赤外線検知器１３は、赤外線検知素子１をデユワ７の７
工ルニコ系合金９上に、支持板５側で接着剤６を使って
固定した後、デユワ７の内部を真空に排気して作られる
。
工ルニコ系合金９上に、支持板５側で接着剤６を使って
固定した後、デユワ７の内部を真空に排気して作られる
。
このように赤外線検知素子１をデユワ７に収容ずろのは
、赤外線検知素子１を２００°に以下に冷却する必要が
あるためである。
、赤外線検知素子１を２００°に以下に冷却する必要が
あるためである。
赤外線検知素子１の冷却は、デユワ７の中心の穴部１２
に冷却器を入れることにより行オ）れる。
に冷却器を入れることにより行オ）れる。
冷却器としては、ジュール１〜ムソンクーラ、スターリ
ングサイクルクーラ、ベルチェ素子などが使用されるほ
か、液体窒素が注入される場合もある。
ングサイクルクーラ、ベルチェ素子などが使用されるほ
か、液体窒素が注入される場合もある。
また、誘導飛翔体用の赤外線検知器として使用される場
合には、特に冷却開始から赤外線検知素子１が動作する
までの時間（以下、クールダウン・タイムと称す）が短
いことが必要で、冷却として通常ジュールトムソンクー
ラが使われ、クールダウン・タイムは数秒以下であるこ
とが要求される。
合には、特に冷却開始から赤外線検知素子１が動作する
までの時間（以下、クールダウン・タイムと称す）が短
いことが必要で、冷却として通常ジュールトムソンクー
ラが使われ、クールダウン・タイムは数秒以下であるこ
とが要求される。
また、デユワ７は真空ポンプをつないで排気Ｌ７ながら
使うこともあるが、赤外線検知器１３の小型、軽量化が
要求される場合には、内部を排気した後、デユワ７の封
じ切りが行われる。封し切りにあたっては、デユワ７内
の真空を長時間保つため、数十時間加熱しながら排気が
行オ）れる。
使うこともあるが、赤外線検知器１３の小型、軽量化が
要求される場合には、内部を排気した後、デユワ７の封
じ切りが行われる。封し切りにあたっては、デユワ７内
の真空を長時間保つため、数十時間加熱しながら排気が
行オ）れる。
このように封じ切りには長時間を要するため、一般に赤
外線検知素子１の評価・選別をあらかじめ行った後、デ
ユワ７に取り付け、封じ切りを行うことが量産性の点か
ら必要となっている。
外線検知素子１の評価・選別をあらかじめ行った後、デ
ユワ７に取り付け、封じ切りを行うことが量産性の点か
ら必要となっている。
上記のような従来の赤外線検知器１３では、接着剤６お
よび支持板５の熱伝導率が小さく、かつ熱容量が大きい
ため、クールダウン・タイムが１０数秒から数分になる
という問題点があった。
よび支持板５の熱伝導率が小さく、かつ熱容量が大きい
ため、クールダウン・タイムが１０数秒から数分になる
という問題点があった。
また、赤外線検知素子１をデユワ７に接着剤６で固定し
、配線を電極３に直接つながないと素子特性の評価がで
きないため、デユワ７の封じ切り前に赤外線検知素子１
の評価・選別を行うことができず、量産性が悪いという
問題点があった。
、配線を電極３に直接つながないと素子特性の評価がで
きないため、デユワ７の封じ切り前に赤外線検知素子１
の評価・選別を行うことができず、量産性が悪いという
問題点があった。
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、クー、ルダウン・タイムを短縮できるとともに、
量産性を高くできる赤外線検知器を得る乙とを目的とす
る。
ので、クー、ルダウン・タイムを短縮できるとともに、
量産性を高くできる赤外線検知器を得る乙とを目的とす
る。
この発明に係る赤外線検知器は、高抵抗値の基板上に赤
外綿に感応する半導体を成長させたウェハより形成した
赤外線検知素子と、入出力用のリード端子を有し、赤外
線検知素子が機械的および電気的に固定される金属サブ
マウントと、この金属サブマウントが機械的に固定され
る赤外線検知素子を冷却するための断熱真空容器とから
構成し、赤外線検知素子と金属サブマウント、金属サブ
マウントと断熱真空容器をはんだによって接着したもの
である。
外綿に感応する半導体を成長させたウェハより形成した
赤外線検知素子と、入出力用のリード端子を有し、赤外
線検知素子が機械的および電気的に固定される金属サブ
マウントと、この金属サブマウントが機械的に固定され
る赤外線検知素子を冷却するための断熱真空容器とから
構成し、赤外線検知素子と金属サブマウント、金属サブ
マウントと断熱真空容器をはんだによって接着したもの
である。
この発明においては、構成部品が熱伝導率の大きいは／
しだにより接着され、クールダウン・タイムが短（なる
。
しだにより接着され、クールダウン・タイムが短（なる
。
第１図、第２図はこの発明の赤外線検知器の一実施例に
おける赤外線検知素子の斜視図および側面図であり、第
３図はこの発明における金属サブマウントに取り付けら
れた赤外線検知素子を示す斜視図である。
おける赤外線検知素子の斜視図および側面図であり、第
３図はこの発明における金属サブマウントに取り付けら
れた赤外線検知素子を示す斜視図である。
これらの図において、第４図と同一符号は同一部分を示
し、１４はカドミウム・チルライドなどの高抵抗値の基
板、２ａは前記基板１４上にエピタキシャル成長された
ＨｇＣｄＴｅ結晶、１５ばこの発明における赤外線検知
素子であり、１６は銅タングステン合金（以下Ｃｕ−Ｗ
と称す）、フエルニコ系合金などからな′る金属サブマ
ウント、１７は固定用の穴、１８はセラミック、１９は
銅からなる入出力用のリード端子、２０は前記電極３と
前記リード端子１９を電気的に接続するための配線であ
る。
し、１４はカドミウム・チルライドなどの高抵抗値の基
板、２ａは前記基板１４上にエピタキシャル成長された
ＨｇＣｄＴｅ結晶、１５ばこの発明における赤外線検知
素子であり、１６は銅タングステン合金（以下Ｃｕ−Ｗ
と称す）、フエルニコ系合金などからな′る金属サブマ
ウント、１７は固定用の穴、１８はセラミック、１９は
銅からなる入出力用のリード端子、２０は前記電極３と
前記リード端子１９を電気的に接続するための配線であ
る。
次にこの発明の赤外線検出器の組立工程について説明す
る。
る。
まず、高抵抗値の基板１４上にＨｇＣｄＴｅ結晶２ａを
エピタキシャル成長により所定の厚さに形成し、ウェハ
を製作する。次に、写真製版、真空前ｓ等、通常のウェ
ハプロセスにより、ウェハ上に複数の赤外線検知素子１
５を形成する。そして、グイシングツ−を用いチップ分
割を行い、従来例と同様の電極３と受光面４を備えた赤
外線検知素子１５を完成させる。
エピタキシャル成長により所定の厚さに形成し、ウェハ
を製作する。次に、写真製版、真空前ｓ等、通常のウェ
ハプロセスにより、ウェハ上に複数の赤外線検知素子１
５を形成する。そして、グイシングツ−を用いチップ分
割を行い、従来例と同様の電極３と受光面４を備えた赤
外線検知素子１５を完成させる。
次に、以上のようにして形成した赤外線検知素子１５を
金属サブマウント１６にはんだ付けした後、第６図に示
したような従来と同じデユワ７のフェルニコ系合金９上
に金属サブマウント１６側ではんだを使って取り付ける
。その後、従来と同様にデュワ７内部を真空に排気する
ことにより、この発明の赤外線検知器が完成する。
金属サブマウント１６にはんだ付けした後、第６図に示
したような従来と同じデユワ７のフェルニコ系合金９上
に金属サブマウント１６側ではんだを使って取り付ける
。その後、従来と同様にデュワ７内部を真空に排気する
ことにより、この発明の赤外線検知器が完成する。
ここで、ＨｇＣｄＴｅ結晶２ａの厚さは従来と同じ１０
μｍ程度、また、基板１４．金属サブマウン１−１６の
厚さは共に１００〜１０００μｍであるが、基板１４お
よび金属サブマウント１６は強度的に問題がなければク
ールダウン・タイムの点から薄い方が良く、３００μｍ
程度にすると良い。
μｍ程度、また、基板１４．金属サブマウン１−１６の
厚さは共に１００〜１０００μｍであるが、基板１４お
よび金属サブマウント１６は強度的に問題がなければク
ールダウン・タイムの点から薄い方が良く、３００μｍ
程度にすると良い。
また、金属サブマウント１６の表面および基板１４のは
／した付けする面にははんだのぬれを良（するために、
金メッキを施すか、金を蒸着しておく 。
／した付けする面にははんだのぬれを良（するために、
金メッキを施すか、金を蒸着しておく 。
はんだは、インジウム系合金、あるいはＢ１系合金の低
融点はんだを使い、１５０℃以下ではんだ付けする。こ
れは、ＨｇＣｄＴ ｅ結晶２ａが熱に弱い結晶であるた
めである。
融点はんだを使い、１５０℃以下ではんだ付けする。こ
れは、ＨｇＣｄＴ ｅ結晶２ａが熱に弱い結晶であるた
めである。
金属サブマウント１６の材料にＨｇＣｄＴｅ結晶２ａと
熱膨張率の近いＣｕ −Ｗ 、フエルニコ系合金９を使
うのはＨｇＣｄＴ ｅ結晶２ａが脆弱な結晶で、熱膨張
率の差が大きいと冷却時に破壊されたり、素子特性の劣
化が起こったりすることを防ぐためである。
熱膨張率の近いＣｕ −Ｗ 、フエルニコ系合金９を使
うのはＨｇＣｄＴ ｅ結晶２ａが脆弱な結晶で、熱膨張
率の差が大きいと冷却時に破壊されたり、素子特性の劣
化が起こったりすることを防ぐためである。
すなわち、以上のように構成された赤外線検知器１３ば
、従来例と全く同様に使用でき、冷却速度を制限してい
た接着剤６．支持板５等の絶縁性材料を使用せずに熱伝
導率の大きいはんだにより各構成部品を接着するので、
クールダウン・タイムが数秒という性能を達成すること
ができる。
、従来例と全く同様に使用でき、冷却速度を制限してい
た接着剤６．支持板５等の絶縁性材料を使用せずに熱伝
導率の大きいはんだにより各構成部品を接着するので、
クールダウン・タイムが数秒という性能を達成すること
ができる。
また、赤外線検知素子１５が金属サブマウント１６に支
持されるため、その評価・選別を容易に行える。実際に
は赤外線検知素子１５を金属サブマウント１６にはんだ
付けし、配線を行い、第３図に示した状態にした後、評
価用のデユワ（図示せず）に固定用の穴１７を利用して
ねじで仮固定し、評価用のデユワ内を真空ポンプで排気
しながら行う。
持されるため、その評価・選別を容易に行える。実際に
は赤外線検知素子１５を金属サブマウント１６にはんだ
付けし、配線を行い、第３図に示した状態にした後、評
価用のデユワ（図示せず）に固定用の穴１７を利用して
ねじで仮固定し、評価用のデユワ内を真空ポンプで排気
しながら行う。
このようにして評価・選別を行った後、評価用のデユワ
より赤外線検知素子１５を取り出し、特性の良いものの
みをデユワ７にはんだ付けし、排気し封じ切りを行うこ
とにより、作業効率を上げることができる。
より赤外線検知素子１５を取り出し、特性の良いものの
みをデユワ７にはんだ付けし、排気し封じ切りを行うこ
とにより、作業効率を上げることができる。
なお、上記実施例では赤外綿に感応する半導体としてＨ
ｇＣｄＴ ｅ結晶２ａを使った場合を示したが、ＩｎＳ
ｂ等、他の半導体を用いた場合にも応用できることはい
うまでもない。
ｇＣｄＴ ｅ結晶２ａを使った場合を示したが、ＩｎＳ
ｂ等、他の半導体を用いた場合にも応用できることはい
うまでもない。
この発明は以上説明したとおり、高抵抗値の基板上に赤
外線に感応する半導体を成長させたウェハより形成した
赤外線検知素子と、入出力用のリード端子を有し、赤外
線検知素子が機械的および電気的に固定される金属サブ
マウントと、この金属サブマウントが機械的に固定され
る赤外線検知素子を冷却するための断熱真空容器とから
構成し、赤外線検知素子と金属サブマウント、金属サブ
マウントと断熱真空容器をはんだによって接着したので
、クールダウン・タイムが短くなるうえ、量産性が高く
なるという効果が得られる。
外線に感応する半導体を成長させたウェハより形成した
赤外線検知素子と、入出力用のリード端子を有し、赤外
線検知素子が機械的および電気的に固定される金属サブ
マウントと、この金属サブマウントが機械的に固定され
る赤外線検知素子を冷却するための断熱真空容器とから
構成し、赤外線検知素子と金属サブマウント、金属サブ
マウントと断熱真空容器をはんだによって接着したので
、クールダウン・タイムが短くなるうえ、量産性が高く
なるという効果が得られる。
第１図、第２図はこの発明の赤外線検知器の一実施例に
おける赤外線検知素子の斜視図および側面図、第３図は
乙の発明における金属サブマウン１・に取り付けられた
赤外線検知素子の斜視図、第４図、第５図は従来の赤外
線検知素子の斜視図および側面図、第６図は従来の赤外
線検知器の構造図である。 図において、２ａはＨｇｃ ｄＴ ｅ結晶、１４は高抵
抗値の基板、１５は赤外線検知素子、１６は金属サブマ
ウンｌ−１１７は固定用の穴、１８はセラミック、１９
はリード端子、２０は配線である。 なお、各図中の同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人 大 岩 増 ｔａ＜外２名） 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 手続補正書（自発） １、事件の表示 特願昭６２−４５８３５号２、発
明の名称 赤外線検知器 ３、補正をする者 代表者志岐守哉 ４、代理人 ５、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄および図面６、補正の内
容 （１）明細書第４頁６行の「冷却とし−て」を、「冷却
器として」と補正する。 （２）同じく第８頁３行、５行、８〜９行の「基板１４
」を、いずれも「高抵抗値の基板１４」と補正する。 （３） 同じ＜第８頁１７〜１８行の「フェルニコ系
合金９を使うのは」を、「フェルニコ系合金を使うのは
、」と補正する。 （４）同じく第９頁１７行の「デユワより赤外線検知素
子１５を取り出し、」を、［デユワより金属サブマウン
ト１６に支持された赤外線検知素子１５を取り出し、」
と補正する。 （５）図面中、第６図を別紙のとおり補正する。 以 上 第６図
おける赤外線検知素子の斜視図および側面図、第３図は
乙の発明における金属サブマウン１・に取り付けられた
赤外線検知素子の斜視図、第４図、第５図は従来の赤外
線検知素子の斜視図および側面図、第６図は従来の赤外
線検知器の構造図である。 図において、２ａはＨｇｃ ｄＴ ｅ結晶、１４は高抵
抗値の基板、１５は赤外線検知素子、１６は金属サブマ
ウンｌ−１１７は固定用の穴、１８はセラミック、１９
はリード端子、２０は配線である。 なお、各図中の同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人 大 岩 増 ｔａ＜外２名） 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 手続補正書（自発） １、事件の表示 特願昭６２−４５８３５号２、発
明の名称 赤外線検知器 ３、補正をする者 代表者志岐守哉 ４、代理人 ５、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄および図面６、補正の内
容 （１）明細書第４頁６行の「冷却とし−て」を、「冷却
器として」と補正する。 （２）同じく第８頁３行、５行、８〜９行の「基板１４
」を、いずれも「高抵抗値の基板１４」と補正する。 （３） 同じ＜第８頁１７〜１８行の「フェルニコ系
合金９を使うのは」を、「フェルニコ系合金を使うのは
、」と補正する。 （４）同じく第９頁１７行の「デユワより赤外線検知素
子１５を取り出し、」を、［デユワより金属サブマウン
ト１６に支持された赤外線検知素子１５を取り出し、」
と補正する。 （５）図面中、第６図を別紙のとおり補正する。 以 上 第６図
Claims (4)
- （１）高抵抗値の基板上に赤外線に感応する半導体を成
長させたウェハより形成した赤外線検知素子と、入出力
用のリード端子を有し、前記赤外線検知素子が機械的お
よび電気的に固定される金属サブマウントと、この金属
サブマウントが機械的に固定される前記赤外線検知素子
を冷却するための断熱真空容器とから構成し、前記赤外
線検知素子と前記金属サブマウント、前記金属サブマウ
ントと前記断熱真空容器をはんだによって接着したこと
を特徴とする赤外線検知器。 - （２）金属サブマウントが銅・タングステン合金で形成
されたものであることを特徴とする特許請求の範囲第（
１）項記載の赤外線検知器。 - （３）金属サブマウントが評価用の断熱真空容器に仮固
定するための穴を備えたものであることを特徴とする特
許請求の範囲第（１）項または第（２）項記載の赤外線
検知器。 - （４）はんだが低融点はんだであることを特徴とする特
許請求の範囲第（１）項記載の赤外線検知器。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62045635A JPH0766976B2 (ja) | 1987-02-27 | 1987-02-27 | 赤外線検知器 |
| US07/158,735 US4880979A (en) | 1987-02-27 | 1988-02-23 | Infrared ray detector |
| GB8804393A GB2202674B (en) | 1987-02-27 | 1988-02-25 | An infrared ray detector |
| FR888802394A FR2611404B1 (fr) | 1987-02-27 | 1988-02-26 | Detecteur de rayons infrarouges |
| GB9000493A GB2226447B (en) | 1987-02-27 | 1990-01-09 | An infrared ray detector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62045635A JPH0766976B2 (ja) | 1987-02-27 | 1987-02-27 | 赤外線検知器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63211772A true JPS63211772A (ja) | 1988-09-02 |
| JPH0766976B2 JPH0766976B2 (ja) | 1995-07-19 |
Family
ID=12724820
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62045635A Expired - Lifetime JPH0766976B2 (ja) | 1987-02-27 | 1987-02-27 | 赤外線検知器 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4880979A (ja) |
| JP (1) | JPH0766976B2 (ja) |
| FR (1) | FR2611404B1 (ja) |
| GB (1) | GB2202674B (ja) |
Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| JPH04261066A (ja) * | 1991-01-31 | 1992-09-17 | Mitsubishi Electric Corp | 赤外線イメージセンサ装置 |
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- 1987-02-27 JP JP62045635A patent/JPH0766976B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1988
- 1988-02-23 US US07/158,735 patent/US4880979A/en not_active Expired - Fee Related
- 1988-02-25 GB GB8804393A patent/GB2202674B/en not_active Expired - Fee Related
- 1988-02-26 FR FR888802394A patent/FR2611404B1/fr not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
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| JPH04261066A (ja) * | 1991-01-31 | 1992-09-17 | Mitsubishi Electric Corp | 赤外線イメージセンサ装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0766976B2 (ja) | 1995-07-19 |
| GB8804393D0 (en) | 1988-03-23 |
| GB2202674A (en) | 1988-09-28 |
| GB2202674B (en) | 1990-10-31 |
| US4880979A (en) | 1989-11-14 |
| FR2611404A1 (fr) | 1988-09-02 |
| FR2611404B1 (fr) | 1990-05-25 |
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