KR20130121831A

KR20130121831A - 초전형 적외선 검출 장치 및 초전형 적외선 검출 장치에 있어서의 초전소자의 교환 방법

Info

Publication number: KR20130121831A
Application number: KR1020137010064A
Authority: KR
Inventors: 시게미 후지와라
Original assignee: 엔이씨 도낀 가부시끼가이샤
Priority date: 2010-09-24
Filing date: 2011-09-20
Publication date: 2013-11-06
Also published as: US20130234026A1; CN103119406B; TWI500911B; WO2012039374A1; TW201229469A; JPWO2012039374A1; US9097581B2; CN103119406A

Abstract

본 발명은, 초전소자(10)의 소자측 전극과 부착 기판(20)의 기판측 전극 간의 사이에 도전성 접착제(60)를 개재시킨 상태로 도전성 접착제(60)를 경화시켜, 초전소자(10)의 소자측 전극과 부착 기판(20)의 기판측 전극을 접속한다. 도전성 접착제(60)는, 에폭시 수지를 포함하는 것이고, 또한 경화된 상태에서 ＪＩＳ K 5600-5-4(ＩＳＯ 15184)로 규정되는 경도로서 4Ｂ이상 7Ｈ이하의 연필 경도를 가지고 있다. 초전소자(10)가 고장난 경우에는, 경화된 도전성 접착제(60)에 충격을 가하거나 커터로 절단하거나 함으로써 초전소자(10)를 부착 기판(20)으로부터 분리한다.

Description

초전형 적외선 검출 장치 및 초전형 적외선 검출 장치에 있어서의 초전소자의 교환 방법{PYROELECTRIC INFRARED DETECTING DEVICE, AND METHOD FOR REPLACING PYROELECTRIC ELEMENT IN PYROELECTRIC INFRARED DETECTING DEVICE }

본 발명은, 초전(焦電)효과를 가지는 온도검지소자(초전소자)를 탑재한 초전형 적외선 검출 장치 및 그 초전형 적외선 검출 장치에 있어서의 초전소자의 교환 방법에 관한 것이다.

예컨대, 특허문헌 1은, 2개의 초전소자를 내부에 가지는 케이스체와, 2개의 초전소자에 적외선을 집광하는 2개의 렌즈를 가지는 초전형 적외선 검출 장치를 개시하고 있다.

특허문헌 2는, 초전소자를 기판에 탑재한 구조의 초전형 적외선 검출 장치를 개시하고 있다. 특허문헌 2의 초전형 적외선 검출 장치에 있어서, 초전소자의 전극과 기판의 전극은 경화된 도전성 접착제(cured conductive adhesive)에 의해 전기적으로 접속되어 있다. 경화된 도전성 접착제의 경도(硬度)는, 연필경도 5B~6Ｂ정도이다. 즉, 특허문헌 2에서 이용된 경화한 도전성 접착제는 유연하다.

일본 특허공개공보 제2008-268052호 일본 특허공개공보 H10-38679호

초전형 적외선 검출 장치에 포함되는 초전소자가 고장났을 경우, 그 고장난 초전소자를 교환하지 않으면 안 된다.

본 발명은, 초전소자를 용이하게 교환하는 것이 가능한 초전형 적외선 검출 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 하나의 측면은, 초전소자와 부착 기판을 가지는 초전형 적외선 검출 장치를 제공한다. 상기 초전소자는, 판형상(板狀)의 초전체로 이루어지는 초전체판과, 소자측 전극을 구비하고 있다. 상기 초전체판은, 상면 및 하면을 가지고 있다. 상기 초전체판의 상기 상면은 적외선을 수광하는 수광면이다. 상기 초전체판의 상기 하면에는 상기 소자측 전극이 형성되어 있다. 상기 부착 기판은, 기판측 전극이 설치된 상면을 가지고 있다. 상기 소자측 전극과 상기 기판측 전극은, 경화된 도전성 접착제에 의해 접속되어 있다. 상기 도전성 접착제는, 에폭시 수지를 포함하는 것이다. 상기 경화된 도전성 접착제는, ＪＩＳ K 5600-5-4(ＩＳＯ 15184)로 규정되는 경도로서 4Ｂ이상 7Ｈ이하의 연필경도를 가지고 있다.

또한, 본 발명의 다른 측면은, 상술한 초전형 적외선 검출 장치에 있어서의 초전소자의 교환 방법을 제공한다. 교환 방법은, 상기 경화된 도전성 접착제를 파괴해서 상기 초전소자를 꺼내는(取出) 스텝과; 상기 기판측 전극 위에 잔존하는 상기 도전성 접착제를 제거하는 스텝과; 새로운 초전소자의 소자측 전극과 상기 기판측 전극과의 사이에 새로운 도전성 접착제를 개재시킨 상태로 상기 도전성 접착제를 경화시킴으로써 상기 새로운 초전소자의 상기 소자측 전극과 상기 기판측 전극을 전기적으로 접속하는 스텝;을 구비한다.

특허문헌 2의 유연한 도전성 접착제에서는, 점착력이 강하여, 초전소자의 기판으로부터의 분리도 곤란해진다. 더욱이, 이러한 곤란성으로 인하여, 초전소자를 기판으로부터 분리할 때에, 기판측 전극에 상처가 나거나 파손되거나 할 우려도 있다.

이에 대하여, 본 발명의 경화된 도전성 접착제는, 4Ｂ이상 7Ｈ이하의 연필경도를 가지고 있다. 이 경도 때문에, 경화된 도전성 접착제에 대하여 국소적인 충격하중을 가함으로써, 경화된 도전성 접착제의 의도적인 파괴, 제거를 용이하게 행할 수 있다. 따라서, 초전소자의 교환시에, 초전형 적외선 검출 장치에 불필요한 데미지를 주지 않고, 초전소자의 분리를 행할 수 있다.

첨부된 도면을 참조하면서 하기의 최선의 실시형태의 설명을 검토함으로써, 본 발명의 목적이 바로 이해되고, 또한 그 구성에 대해서 더욱 완전히 이해될 것이다.

도 1은, 본 발명의 제 1의 실시형태에 의한 초전형 적외선 검출 장치의 분해 측면도이다.
도 2는, 도 1의 초전형 적외선 검출 장치에 포함되는 초전소자를 나타내는 상면(上面)도이다.
도 3은, 도 2의 초전소자를 나타내는 저면(底面)도이다.
도 4는, 도 1의 초전형 적외선 검출 장치에 포함되는 부착 기판을 나타내는 상면도이다.
도 5는, 도 4의 부착 기판을 나타내는 저면도이다.
도 6은, 부착 기판에 초전소자를 실장(實裝)하는 공정을 나타내는 도면이다. 도면에는, 단면(斷面)만이 표시되어 있다.
도 7은, 도 1의 패키지를 나타내는 상면도이다.
도 8은, 본 발명의 제 2의 실시형태에 의한 초전형 적외선 검출 장치에 포함되는 부착 기판을 나타내는 상면도이다.
도 9는, 도 8의 부착 기판을 나타내는 저면도이다.
도 10은, 부착 기판에 초전소자를 실장하는 공정을 나타내는 단면도이다.
도 11은, 도 8의 초전형 적외선 검출 장치의 변형예를 나타내는 단면도이다. 특히, 부착 기판 및 초전소자의 관계가 도시되어 있다.
도 12는, 본 발명의 제 3의 실시형태에 의한 초전형 적외선 검출 장치를 나타내는 도면이다. 도면에는, 단면만이 표시되어 있다.
도 13은, 도 12의 초전형 적외선 검출 장치에 포함되는 부착 기판을 나타내는 상면도이다.
도 14는, 도 13의 부착 기판을 나타내는 저면도이다.
도 15는, 도 12의 부착 기판의 변형예를 나타내는 상면도이다.
도 16은, 도 15의 부착 기판을 나타내는 저면도이다.

본 발명에 대해서는 다양한 변형이나 여러가지 형태에 의해 실현하는 것이 가능하지만, 그 일례로서, 도면에 나타내는 바와 같은 특정 실시형태에 대해서, 이하에 상세하게 설명한다. 도면 및 실시형태는, 본 발명을 여기에 개시한 특정한 형태로 한정하는 것이 아니고, 첨부된 특허청구범위에 명시되어 있는 범위 내에 있어서 행해지는 모든 변형예, 균등물, 대체예를 그 대상에 포함하는 것으로 한다.

(제 1의 실시형태)

도 1을 참조하면, 본 발명의 제 1의 실시형태에 의한 초전형 적외선 검출 장치(100)는, 초전소자(10)와, 초전소자(10)를 부착하는 부착 기판(20)과, 초전소자(10) 및 부착 기판(20)을 수용하는 베이스(70) 및 패키지(90)를 구비하고 있다.

도 1 내지 도 3에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 의한 초전소자(10)는, 듀얼 타이프의 소자로서, 초전재료로 이루어지는 직사각형의 초전체판(11)과, 초전체판(11)의 상면(11u)에 형성된 1개의 상측전극(12)과, 초전체판(11)의 하면(11l)에 형성된 2개의 하측전극(소자측 전극)(13,14)을 구비하고 있다. 하측전극(13,14)은, 각각 정사각형 형상의 도전 패턴을 가지고 있으며, 하면(11l)의 좌반분 및 좌반분의 대부분을 덮고 있다. 상측전극(12)은, 하측전극(13,14)에 대응하는 2개의 정사각형 형상의 도전 패턴과 이들을 연결하는 도전 패턴을 가지고 있다. 초전체판(11)에는, 부착 기판(20)에 대한 부착 전에, 상측전극(12)과 하측전극(13,14)의 사이에 전압을 가함으로써 분극(分極) 처리가 실시된다. 초전체판(11)이 적외선을 흡수하면, 그 흡수에 의한 온도변화에 따른 전하가 초전체판(11)의 표면에 생긴다. 따라서, 상측전극(12) 및 하측전극(13,14) 사이의 전압변화를 모니터함으로써, 적외선 검출을 행할 수 있다.

부착 기판(20)은, 절연체로 이루어지는 기재(基材, 21)와, 기재(21)의 상면(21u)에 형성된 2개의 상측전극(기판측 전극)(23,24)과, 기재(21)의 하면(21l)에 형성된 하측전극(31,32,33)과 도전 패턴(34,35,36,37)을 가지고 있다. 기재(21)의 하면(21l)에는, 전계효과 트랜지스터(반도체 증폭 소자)(40)가 실장되어 있다. 전계효과 트랜지스터(40)의 드레인(41)은, 도전 패턴(34)을 통하여 하측전극(31)에 접속되어 있다. 전계효과 트랜지스터(40)의 게이트(42)는, 도전 패턴(36)과 기재(21)를 관통하는 스루홀(26)을 통하여 상측전극(23)에 접속되어 있다. 전계효과 트랜지스터(40)의 소스(43)는, 도전 패턴(37)을 통하여 하측전극(33)에 접속되어 있다. 하측전극(32)은, 도전 패턴(35)과 기재(21)를 관통하는 스루홀(27)을 통하여 상측전극(24)에 접속되어 있다.

도 1, 도 3 및 도 4로부터 이해되는 바와 같이, 부착 기판(20)의 상측전극(23,24)과 초전소자(10)의 하측전극(13,14)은, 경화된 도전성 접착제(60)에 의해 접속된다. 이 도전성 접착제(60)는, 에폭시 수지를 포함하는 것이며, 경화되었을 때에, ＪＩＳ K 5600-5-4(ＩＳＯ 15184)로 규정되는 경도로서 4Ｂ이상 7Ｈ이하의 연필경도를 가지는 것이다. 즉, 특허문헌 2의 도전성 접착제와 비교해서 단단하다. 도전성 접착제(60)의 재료 등에 대해서는, 나중에 상술한다.

구체적으로는, 도전성 접착제(60)에 의한 접속은, 도 6에 나타내는 바와 같이 하여 행해진다. 우선, 부착 기판(20)의 상측전극(23)과 상측전극(24)의 사이에 스페이서(200)를 두고, 다음에 상측전극(23)과 상측전극(24)에 도전성 접착제(60)를 도포한다. 더욱이, 부착 기판(20)의 상측전극(23,24)과 초전소자(10)의 하측전극(13,14)이 상하 방향에 있어서 대면하도록, 부착 기판(20) 위에 초전소자(10)를 배치한다. 이와 같이 하여, 부착 기판(20)의 상측전극(23,24)과 초전소자(10)의 하측전극(13,14)의 사이에 도전성 접착제(60)가 개재하고 있는 상태에서, 추(錘)(220)를 초전소자(10) 위에 올려놓는다. 상세하게는, 추(220)는, 추(220)를 상방으로부터 초전소자(10)를 투과해서 보았을 경우에, 스페이서(200)로부터 벗어나지 않도록 놓여 있다. 이 상태로, 도전성 접착제(60)를 열경화시키고, 또한 추(220) 및 스페이서(200)를 제거함으로써, 초전소자(10)의 부착 기판(20)에 대한 실장이 완료한다. 이 구성으로부터 이해되는 바와 같이, 초전소자(10)와 부착 기판(20)은 도전성 접착제(60)에 의해서만 접속되어 있어, 양자는 열적으로 거의 절연된 상태로 되어 있다.

부착 기판(20)의 하측전극(31,32,33)에는, 땜납 등의 도전성 접착제에 의해, 외부접속 핀(81,82,83)이 각각 접속된다. 이 외부접속 핀(81,82,83)이 베이스(70)를 관통하도록 부착 기판(20)은 베이스(70)에 실장(實裝)된다. 더욱이 불활성 가스 분위기 하에 있어서 패키지(90)와 베이스(70)를 밀봉한다. 한편, 불활성 가스 분위기 하에 있어서 밀봉하는 것으로 한 것은, 습도에 의한 초전소자(10)의 특성변화나 초전소자(10) 자체의 열화를 방지하기 위해서이다. 이와 같이 하여 초전소자(10)와 부착 기판(20)은 패키지(90)와 베이스(70)에 의해 규정되는 공간 내에 수용된다.

도 7로부터 이해되는 바와 같이, 패키지(90)의 상면 중앙에는, 광학 필터(95)가 부착되어 있으며, 인체(人體)검출 등의 용도에 따라서, 필요한 파장의 적외선만이 패키지(90) 내로 입사할 수 있게 되어 있다.

상술한 구성의 초전형 적외선 검출 장치(100)에 있어서는, 초전소자(10)의 하측전극(13)은 전계효과 트랜지스터(40)의 게이트(42)에 전기적으로 접속되고, 초전소자(10)의 하측전극(14)은 외부접속 핀(82)에 전기적으로 접속되며, 전계효과 트랜지스터(40)의 드레인(41)은 외부접속 핀(81)에 전기적으로 접속되고, 전계효과 트랜지스터(40)의 소스(43)는 외부접속 핀(83)에 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 드레인(41)과 소스(43)의 사이에는 적당한 전압이 인가되어 있다.

이러한 초전형 적외선 검출 장치(100)에 있어서, 초전소자(10)에 적외선이 입사하면, 초전소자(10)의 하측전극(13, 14)의 어느 하나에 전하가 유도되어, 그 전하에 의해 생긴 전압이 게이트(42)에 인가된다. 게이트(42)에 전압이 인가되면, 드레인(41)-소스(43) 사이에 흐르는 전류값이 변화된다. 따라서, 적외선을 검출할 수 있다. 한편, 온도변화 등에 의해 초전소자(10) 전체에 전하가 유도되었을 경우에는, 하측전극(13)과 하측전극(14)에 동(同) 전위가 유도되기 때문에, 출력은 검출되지 않는다. 한편, 게이트(42)와 상측전극(23)의 사이에 고(高)저항을 전기적으로 접속해두면, 초전소자(10) 내의 온도차 등에 의한 불필요한 출력이 검출되지 않게 된다. 인체의 움직임 등을 검출할 경우에는, 1Hz정도의 주파수로 출력이 검출가능하도록 저항치를 설정하면 좋다.

상술한 바와 같이, 본 실시형태에 의한 도전성 접착제(60)는, 에폭시 수지를 함유하고, 또한, 경화 후의 경도로서 4Ｂ이상 7Ｈ이하의 연필경도를 가지고 있다. 이러한 도전성 접착제(60)를 사용함으로써, 초전소자(10)가 고장났을 경우에는, 패키지(90)를 분리하고, 도전성 접착제(60)를 측부로부터 커터로 절단함으로써, 고장난 초전소자(10)를 용이하게 분리할 수 있다. 더욱이 부착 기판(20)의 상측전극(23,24)에 남은 도전성 접착제(60)도 커터로 밀어냄으로써, 완전히 제거할 수 있다.

이러한 도전성 접착제(60)로서는, 예컨대, 접착제와 도전성 입자를 배합한 것이 사용가능하다. 한편, 접착제로서는, 비스페놀Ａ형 에폭시 수지, 비스페놀Ｆ형 에폭시 수지, 페놀 노볼락형 에폭시 수지 등의 각종 에폭시 수지 등에 이미다졸계 등의 경화제를 배합한 것이나, 실리콘 수지 등을 이용할 수 있다. 또한, 도전성 입자로서는, 구리, 은, 니켈 등의 금속 분체(粉體), 이러한 금속으로 피복된 수지 혹은 세라믹 분체 등을 이용할 수 있다. 도전성 입자의 형상에 대해서는, 비늘조각 형상, 구형상(球狀), 입자형상(粒狀) 등의 임의의 형상을 취할 수 있다.

특히 본 실시형태에 의한 도전성 접착제(60)는, 접착제가 20~40중량％ 정도, 도전성 입자는 60~80중량％ 정도 배합된 것으로서, 상술한 바와 같이 경화 후의 경도가 4Ｂ이상 7Ｈ이하의 연필경도인 것으로 한다. 예컨대, 스리본드사제의 도전성 접착제 3301, 3301B, 3301N, 에머슨&커밍사제의 도전성 접착제 ＣＥ-3920은 150℃×30분 열경화시키면, 경화 후의 경도로서, 연필경도를 4Ｂ이상 7Ｈ이하의 연필경도를 가진다. 한편, 스리본드사제의 도전성 접착제 3302, 3302B는 150℃×30분 열경화시키면 경화 후의 경도가 4B보다 아래의 연필경도가 된다.

또한, 도전성 접착제(60)는, 3.0 이상 3.7 이하의 틱소트로피(요변성, thixotropy) 지수(구조점성비)=η1(0.5ｒｐｍ, 25℃)/η2(5.0ｒｐｍ, 25℃)를 가지고 있는 것이 바람직하다. 틱소트로피 지수를 설정함으로써, 초전소자(10)과 부착 기판(20)간의 간격을 0.2mm이상 둘 수 있다. 따라서, 고장난 초전소자(10)를 분리할 때의 작업성이 향상한다. 덧붙여, 초전소자(10)와 부착 기판(20)의 사이에 있어서의 방사 열에 의한 열전달도 방지되기 때문에, 초전소자(10)의 입사 적외선에 대한 응답성도 향상한다.

더욱이, 도전성 접착제(60)와 초전체판(11)간의 열팽창계수의 차이가 초전체판(11)의 열팽창계수의 10% 이내가 되는 것을 도전성 접착제(60)로서 선택하는 것이 바람직하다. 이러한 도전성 접착제(60)를 사용하면, 온도변화에 따른 응력을 억제할 수 있다.

방범용 또는 절전용으로서 인체검출을 행하는 경우, 신호의 주파수대역은 1Hz정도이다. 이러한 용도로 팝콘 노이즈(popcorn noise)가 검출되는 경우에는, 팝콘 노이즈는 수ｍｓ폭의 펄스형상이기 때문에, 밴드패스 필터를 이용함으로써 불필요한 팝콘 노이즈를 제거하면 좋다. 다만, 본 실시형태와 같이 경화 후의 도전성 접착제(60)의 경도가 7Ｈ이하의 연필경도인 경우, 팝콘 노이즈는 대부분 문제가 되지 않는다.

상술한 실시형태에 있어서는, 도 6에 나타내는 바와 같이 도전성 접착제(60)를 스페이서(200)와 추(220)에 의해 가압 고정한 상태로, 도전성 접착제(60)를 완전히 열경화시키고 있지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예컨대, 도 6에 나타내는 바와 같이 도전성 접착제(60)를 스페이서(200)와 추(220)에 의해 가압 고정한 상태로, 60℃ 정도의 온도하에서 가(假)경화를 행한 후, 스페이서(200)와 추(220)를 제거하고 완전경화를 행하는 스텝큐어를 행하며, 도전성 접착제(60) 내부의 응력을 완화해도 좋다.

(제 2의 실시형태)

본 발명의 제 2의 실시형태에 의한 초전형 적외선 검출 장치는, 상술한 제 1의 실시형태에 의한 초전형 적외선 검출 장치(100)의 변형예이며, 이하에 있어서는 제 1의 실시형태와의 차이에 대해서만 도면을 참조해서 설명한다.

본 실시형태에 의한 초전형 적외선 검출 장치는, 도 8 내지 도 10에 나타내는 바와 같이, 부착 기판(20a)을 구비하고 있다. 이 부착 기판(20a)은, 2개의 관통 구멍(51)이 형성되어 있는 점을 제외하고, 제 1의 실시형태에 의한 부착 기판(20)(도 8 및 도 9 참조)과 개략적으로 동일하다.

상세하게는, 관통 구멍(51)은, 부착 기판(20a) 중, 초전소자(10)에 대응하는 영역인 대응 영역(50) 내에 형성되어 있다. 한편, 상측전극(23,24)도 대응 영역(50) 내에 위치하고 있다. 더욱이, 관통 구멍(51)은 1개가 아니라, 2개(즉, 복수) 설치되어 있으며, 관통 구멍(51)과 관통 구멍(51)의 사이에는 빔부(梁部, beam portion)(52)가 위치하고 있다. 이렇게 빔부(52)가 있음으로써, 큰 관통 구멍(51)을 형성한 경우와 비교해서 부착 기판(20a)의 강도를 확보할 수 있다.

이와 같이 대응 영역(50) 내에 관통 구멍(51)을 설치하면, 초전소자(10)를 부착 기판(20a)에 실장했을 때 초전소자(10)와 대면하는 부착 기판(20a)의 면적이 작아진다. 따라서, 초전소자(10)로부터 부착 기판(20a)으로의 방사 열에 의한 열전달을 방지할 수 있는 동시에, 부착 기판(20a)으로부터 초전소자(10)로의 방사 열에 의한 열전달도 방지할 수 있다. 이 때문에, 본 실시형태에 따르면, 초전소자(10)의 입사 적외선에 대한 응답 특성이 향상한다.

더욱이, 상술한 제 1의 실시형태에 의한 초전형 적외선 검출 장치(100)에 있어서는, 도전성 접착제(60)의 경화시에 초전소자(10)와 부착 기판(20)의 사이에 스페이서(200)를 개재시키고 있었지만(도 6 참조), 본 실시형태에 의한 초전형 적외선 검출 장치에 있어서는 다른 방법으로 초전소자(10)를 부착 기판(20a)에 실장할 수 있다.

구체적으로는, 도 10에 나타내는 바와 같이, 상방으로 돌출한 2개의 지지부(242)를 가지는 포지셔너(positioner, 240)와, 규제판(250)과, 추(220)를 이용한다. 규제판(250)에 의해 부착 기판(20a)의 가장자리부(주연(周緣)부)가 상방 및 수평방향으로 이동하지 않도록 규제한 상태로, 지지부(242)를 관통 구멍(51)에 각각 삽입하고, 지지부(242)의 선단(상단)에서 초전소자(10)의 하측전극(13,14)을 지지함으로써, 부착 기판(20a)에 대한 초전소자(10)의 위치결정을 행한다. 그 상태에서, 추(220)를 초전소자(10)의 상측전극(12) 위에 올려놓고, 도전성 접착제(60)를 가열경화시켜, 초전소자(10)를 부착 기판(20a)에 실장한다. 규제판(250)을 사용함으로써, 부착 기판(20a)의 부상(浮上)을 방지할 수 있다. 또한, 도전성 접착제(60)의 경화 수축이 일어나더라도 포지셔너(240)를 제거할 수 있다. 따라서, 본 실시형태에 따르면, 경화 수축률이 높은 도전성 접착제(60)를 사용할 수 있다.

한편, 실장방법은 제 1의 실시형태와 동일해도 좋지만, 방사 열에 의한 열전달은 방지하고 싶은 경우, 도 11에 나타내는 바와 같이, 부착 기판(20b)의 기재(21b)에 대하여 관통 구멍(51) 대신에 오목부(53)를 형성하는 것으로 해도 좋다. 오목부(53)는, 초전소자(10b)에 대응하는 대응 영역 내에 형성되어 있으며, 기재(21b)의 상면(21u)으로부터 하방을 향해서 오목하게 되어 있다. 이에 따르면, 초전소자(10)와 부착 기판(20b)의 사이의 거리(최소거리)에서 대면하는 영역이 제 1의 실시형태의 경우와 비교해서 적어지므로 불필요한 열전달을 방지할 수 있다.

(제 3의 실시형태)

도 12 내지 도 14를 참조하면, 본 발명의 제 3의 실시형태에 의한 초전형 적외선 검출 장치(100c)는, 상술한 제 2의 실시형태에 의한 초전형 적외선 검출 장치의 또 다른 변형예이다. 따라서, 이하에 있어서는 상술한 실시형태와 본 실시형태와의 차이에 대해서만 도면을 참조해서 설명한다.

도 12 내지 도 14에 나타내고 있는 바와 같이, 본 실시형태에 있어서는, 1개의 부착 기판(20c)에 대하여 복수의 초전소자(10c)가 실장되어 있다.

도 12로부터 명확한 바와 같이, 부착 기판(20c)은, 주변부(22p)와 중앙부 (22c)를 가지고 있으며, 중앙부(22c)가 주변부(22p)보다도 상방으로 융기된 형상을 가지고 있다. 구체적으로는, 부착 기판(20c)은 중앙부가 볼록(凸) 형상으로 융기된 돔 형상을 가지고 있다.

도 12 내지 도 14로부터 이해되는 바와 같이, 본 실시형태에 의한 부착 기판(20c)에는, 5개의 초전소자(10c)가 실장된다. 도 13 및 도 14에 나타내는 바와 같이, 각 초전소자(10c)에 대응하는 대응 영역(50c)에는, 3개(즉, 복수)의 관통 구멍(51c)이 형성되어 있으며, 각 대응 영역(50c) 내에 있어서의 관통 구멍(51c) 사이에는 빔부(52c)가 설치되어 있다. 이것에 의해, 부착 기판(20c)의 강도를 필요 이상으로 떨어뜨리지 않고, 각 초전소자(10c)와 부착 기판(20c)의 사이의 불필요한 열전달을 방지할 수 있다.

본 실시형태에 있어서, 기재(21c)의 상면(21u)의 전극이나 도전 패턴과 하면(21l)의 전극이나 도전 패턴과는, 도전체(54)에 의해 접속되어 있다. 본 실시형태에 의한 도전체(54)는, 삽입 성형법에 의해 기재(21)의 성형시에 기재(21)의 내부에 배치되어 있다. 다만, 본 발명은 이것에 한정되는 것이 아니다. 도전체(54)는, 예컨대, 스루홀(through hole)이나 비아홀(via hole)로 구성하는 것으로 해도 좋다.

도 14에 나타내는 바와 같이, 기재(21c)의 하면(21l)에는 전계효과 트랜지스터(40)가 설치되어 있다. 도면으로부터 명확한 바와 같이, 각 대응 영역(50c) 내에 위치하고 있는 전극의 일방(초전소자(10c)의 일방의 소자측 전극에 대응)은 도전 패턴(35c)을 통하여 전계효과 트랜지스터(40)의 게이트(42)에 전기적으로 접속되어 있으며, 각 대응 영역(50ｃ) 내에 위치하고 있는 전극의 타방(초전소자(10c)의 타방의 소자측 전극에 대응)은, 도전 패턴(36c)을 통하여 하측전극(32c)에 접속되어 있다. 즉, 초전소자(10c)의 일방의 전극은 공통의 게이트(42)에 접속되어 있다. 더욱이, 하측전극(32c)은 도시되지 않은 수단에 의해 서로 접속되어 있다. 이러한 구성에 의하면, 초전소자(10c)의 어느 하나에 적외선이 입사했을 때, 그 입사를 검출할 수 있다. 한편, 부착 기판(20c)에 대한 도전 패턴 및 전극은 사출 성형 회로 부품(ＭＩＤ: Molded Interconnect Device)기술에 의해 형성할 수 있다.

도 12에 나타내고 있는 바와 같이, 패키지(90c)는, 부착 기판(20c)의 형상에 대응해서 돔형태의 형상을 가지고 있다. 이러한 패키지(90c)와 베이스(70c)로 형성된 공간 내에, 상술한 부착 기판(20c)과 초전소자(10c)가 수용되어, 그 상태에서 베이스(70c)와 패키지(90c)는 밀봉되어 있다. 패키지(90c)에는 초전소자(10c)에 대응해서 광학 필터(95c)가 설치되어 있다.

이러한 구성을 가지는 초전형 적외선 검출 장치(100c)에 있어서는, 특허문헌 1에 있어서 이용되고 있었던 시야각을 넓히는 집광 렌즈가 불필요하게 된다. 덧붙여, 각 초전소자(10c)의 교환 작업시에, 다른 초전소자(10c)가 방해가 되지 않아, 초전소자(10c)의 교환 작업시에 있어서의 작업성이 향상한다.

본 실시형태에 있어서도 상술한 제 2의 실시형태의 경우와 마찬가지로 관통 구멍을 오목부로 치환하는 변형이 가능하다. 구체적으로는, 도 15 및 도 16에 나타내는 바와 같이, 부착 기판(20d)에 대하여 관통 구멍이 아니라 오목부(53d)를 형성하는 것으로 해도 좋다. 각 오목부(53d)는 각 대응 영역(50ｄ) 내에 있어서 기재(21d)의 상면(21u)으로부터 하면(21l) 측을 향해서 오목하게 되어 있다. 다만, 오목부(53d)는 기재(21d)를 관통하고 있지 않으므로 오목부(53d)는 도 16에는 나타내고 있지 않다.

상술한 실시형태의 어느 것에 있어서도, 에폭시 수지를 포함하고 또한 4Ｂ이상 7Ｈ이하의 연필경도의 경도를 가지고 있는 도전성 접착제(60)를 이용하여 초전소자와 부착 기판과 접속하고 있기 때문에, 초전소자의 교환이 용이하게 된다.

본 발명은 2010년 9월 24일에 일본국 특허청에 제출된 일본 특허출원 제2010-213760호에 근거하고 있으며, 그 내용은 참조함으로써 본 명세서의 일부를 구성한다.

본 발명의 최선의 실시형태에 대해서 설명했지만, 당업자에게는 명백한 바와 같이, 본 발명의 정신을 일탈하지 않는 범위에서 실시형태를 변형하는 것이 가능하며, 그러한 실시형태는 본 발명의 범위에 속하는 것이다.

10,10a,10b,10c 초전소자
11 초전체판
11u 상면
11l 하면
12 상측전극
13,14 하측전극(소자측 전극)
20,20a,20b,20c,20d 부착 기판
21,21a,21b,21c,21d 기재
21u 상면
21l 하면
22p 주변부
22c 중앙부
23,24 상측전극(기판측 전극)
26,27 스루홀
31,32,32c,33 하측전극
34,35,35c,36,36c,37 도전 패턴
40 전계효과 트랜지스터(반도체 증폭 소자)
41 드레인
42 게이트
43 소스
50,50c,50d 대응 영역
51,51c 관통 구멍
52,52c 빔부
53,53d 오목부
54 도전체
60 도전성 접착제
70 베이스
81,82,83 외부접속 핀
90,90c 패키지
95,95c 광학 필터
100,100c 초전형 적외선 검출 장치
200 스페이서
220 추
240 포지셔너
242 지지부
250 규제판

Claims

초전(焦電)소자와 부착 기판을 가지는 초전형 적외선 검출 장치로서,
상기 초전소자는, 판형상의 초전체로 이루어지는 초전체판과, 소자측 전극을 구비하고 있으며,
상기 초전체판은, 상면 및 하면을 가지고 있고,
상기 초전체판의 상기 상면은 적외선을 수광하는 수광면이며,
상기 초전체판의 상기 하면에는 상기 소자측 전극이 형성되어 있고,
상기 부착 기판은, 기판측 전극이 설치된 상면을 가지고 있으며,
상기 소자측 전극과 상기 기판측 전극은, 경화된 도전성 접착제에 의해 접속되어 있고,
상기 도전성 접착제는, 에폭시 수지를 포함하는 것이며,
상기 경화된 도전성 접착제는, ＪＩＳ K 5600-5-4(ＩＳＯ 15184)로 규정되는 경도로서 4Ｂ이상 7Ｈ이하의 연필 경도를 가지고 있는
초전형 적외선 검출 장치.
제1항에 있어서,
상기 부착 기판은, 주변부와 중앙부를 가지고 있으며,
상기 중앙부는, 상기 주변부보다도 상방으로 융기되어 있는
초전형 적외선 검출 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 부착 기판은, 상기 초전소자에 대응하는 대응 영역을 가지고 있으며,
상기 기판측 전극은 상기 대응 영역 내에 형성되어 있고,
상기 대응 영역에는, 상기 부착 기판을 관통하는 관통 구멍이 형성되어 있는
초전형 적외선 검출 장치.
제3항에 있어서,
하나의 상기 대응 영역 내에 복수의 상기 관통 구멍이 설치되어 있으며,
상기 대응 영역에 있어서의 상기 관통 구멍의 사이에는 빔부(梁部, beam portion)가 설치되어 있는
초전형 적외선 검출 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 부착 기판은, 상기 초전소자에 대응하는 대응 영역을 가지고 있으며,
상기 기판측 전극은 상기 대응 영역 내에 형성되어 있고,
상기 대응 영역에는, 하방으로 움푹 들어간 오목(凹)부가 형성되어 있는
초전형 적외선 검출 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
반도체 증폭소자를 더 구비하고 있으며,
상기 반도체 증폭소자는, 상기 부착 기판의 상기 상면의 이면(裏面)으로 되는 하면에 설치되어 있으며,
상기 기판측 전극의 하나는 상기 반도체 증폭소자에 접속되어 있는
초전형 적외선 검출 장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 초전형 적외선 검출 장치에 있어서의 초전소자의 교환 방법으로서,
상기 경화된 도전성 접착제를 파괴하여 상기 초전소자를 꺼내는 스텝과,
상기 기판측 전극 위에 잔존하는 상기 도전성 접착제를 제거하는 스텝과,
새로운 초전소자의 소자측 전극과 상기 기판측 전극의 사이에 새로운 도전성 접착제를 개재시킨 상태로 상기 도전성 접착제를 경화시킴으로써 상기 새로운 초전소자의 상기 소자측 전극과 상기 기판측 전극을 전기적으로 접속하는 스텝
을 구비하는, 초전형 적외선 검출 장치에 있어서의 초전소자의 교환 방법.