WO2008044677A1 - Photodétecteur - Google Patents

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WO2008044677A1
WO2008044677A1 PCT/JP2007/069682 JP2007069682W WO2008044677A1 WO 2008044677 A1 WO2008044677 A1 WO 2008044677A1 JP 2007069682 W JP2007069682 W JP 2007069682W WO 2008044677 A1 WO2008044677 A1 WO 2008044677A1
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light detection
wiring board
detection element
base
photodetecting
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PCT/JP2007/069682
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Hiroya Kobayashi
Yasuhito Miyazaki
Masaharu Muramatsu
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Hamamatsu Photonics K.K.
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Priority to EP07829420.4A priority patent/EP2077582B1/en
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Definitions

  • the present invention relates to a photodetecting device including a so-called back-illuminated photodetecting element.
  • This type of light detection element includes a light incident surface on the back surface side of the semiconductor substrate, and light incident from the light incident surface is detected by a light detection unit on the front surface side.
  • a light detection device provided with such a light detection element, for example, there is a semiconductor energy detector described in Patent Document 1.
  • BT-CCD back-illuminated thin plate
  • Type CCD is used, for example, as a light detector of a telescope for astronomical observation.
  • a plurality of light detection devices are arranged in a matrix on an object to be installed such as a cold plate. It is effective to adopt a structure. In such an arrangement structure, it is possible to arrange the photodetection devices at a high density by suppressing the distance between the photodetection devices to 100 m or less, for example. High alignment accuracy of the detection element is required.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a light detection device capable of accurately aligning a light detection element with respect to an object to be installed.
  • a photodetection device includes a photodetection element that detects light incident from one surface by a photodetection unit on the other surface side, and the other side of the photodetection device.
  • a photodetection element that detects light incident from one surface by a photodetection unit on the other surface side, and the other side of the photodetection device.
  • a wiring board electrically connected to the light detection unit a base provided on the other side of the wiring board and installed on a predetermined object to be installed, on the other surface of the light detection element.
  • An alignment mark serving as a position reference for the photodetecting element is formed, and a window portion for exposing the alignment mark is formed on the wiring board, and the base is positioned with respect to the alignment mark exposed from the window portion.
  • a positioning portion that is positioned in this manner, and a fitting portion that is positioned with respect to the positioning portion and is fitted to the object to be installed.
  • an alignment mark serving as a position reference for the photodetection element is formed on the other surface of the photodetection element.
  • the base is provided with a fitting portion that is fitted to the body to be installed, and this fitting portion is interposed via a positioning portion that is positioned with respect to the alignment mark exposed from the window portion of the wiring board. Therefore, it is aligned with respect to the light detection element with high accuracy. Therefore, in this photodetection device, the photodetecting element is accurately positioned with respect to the installation body when the fitting portion is fitted to the installation body. As a result, even when, for example, a 4-side buttable arrangement is adopted, the positional relationship of the photodetecting elements in each photodetecting device can be accurately matched, and the photodetecting device can be increased in density.
  • the alignment mark is formed at two or more locations so as to pass through the center line of the light detection element, and the positioning portion is one side surface of the base and one end portion on this side surface.
  • the light detection element and the base can be accurately angled by aligning the line on one side of the base with the line passing through the alignment mark.
  • the photodetecting element and the base can be accurately aligned based on the relative distance between the alignment mark and the one end.
  • the fitting portion is preferably a pin protruding to the other surface side of the base. In this case, it is possible to easily install the photodetecting device on the installation object by providing the installation object with a recess corresponding to the pin.
  • the light detection device of the present invention it is possible to accurately align the light detection element with respect to the installation object. As a result, for example, even when a 4-side buttable arrangement is adopted, the positional relationship of the photodetecting elements in each photodetecting device can be accurately positioned. The density of the photodetection device can be increased.
  • FIG. 1 is a diagram showing a photodetection unit equipped with a photodetection device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view of the photodetection device.
  • FIG. 3 is a diagram of the photodetection device viewed from the front side.
  • FIG. 4 is a side view showing a part of the photodetection device in section.
  • FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view in the vicinity of the slit portion.
  • FIG. 6 is an enlarged view of the slit portion as viewed from the surface side with the lid portion removed.
  • FIG. 7 is a side view of the photodetection device viewed from one end side.
  • FIG. 8 is a diagram showing an assembling process of the photodetector.
  • FIG. 1 is a diagram showing a light detection unit on which a light detection apparatus according to an embodiment of the present invention is mounted.
  • 2 is a perspective view of the photodetecting device shown in FIG. 1
  • FIG. 3 is a view seen from the front side
  • FIG. 4 is a side view showing a part of it in section.
  • the light detection unit 1 includes a cold plate (an object to be installed) 2 for heat control and a plurality of light detection devices 3.
  • a cold plate an object to be installed
  • the cold plate 2 is formed in a disk shape by, for example, copper, and is cooled to about ⁇ 100 ° C. in a predetermined gas atmosphere when the telescope is used.
  • screw fitting pins 32 and flex PCB 22 Fig. 2 There are multiple recesses 4 corresponding to
  • Each photodetecting device 3 inserts the threaded fitting pin 32 and the flex PCB 22 into the recess 4 and screws the nut 36 (see Fig. 2) from the back side of the cold plate 2 into each threaded fitting pin 32. By joining, they are fixed to the cold plate 2 and arranged in an 8 ⁇ 10 matrix, for example. Such an arrangement is called a four-side buttable arrangement because the four side surfaces of each light detection device 3 are opposite to the side surfaces of the adjacent light detection device 3, and the light detection unit is formed by increasing the density of the light detection device 3.
  • the layout is suitable for 1 area enlargement. Further, the interval between the adjacent light detection devices 3 is about 100 ⁇ m, and contact between the light detection devices 3 is prevented by thermal expansion after the cooling by the cold plate 2 is released.
  • each of the light detection devices 3 is installed on a light detection element 11 that performs light detection, a wiring board 12 that is electrically connected to the light detection element 11, and a cold plate 2. And a pin base 13 used for the above.
  • the photodetection element 11 is a thin back-thinned CCD (BT-CCD) with a thickness of about 200 ⁇ m, which is susceptible to absorption by semiconductors, such as ultraviolet rays, soft X-rays, and electron beams. It is an element that can detect the energy line of this with high sensitivity.
  • the back surface (one surface) side of the light detection element 11 is a light incident surface S (see FIG. 4), and the light detection element 11 has a light incident surface S on the front surface (the other surface) side.
  • a detection region 14 for detecting incident light and a first bonding pad region 15 serving as an output end of the detection region 14 are formed (see FIG. 8A).
  • the detection area 14 is provided with a CCD array (light detection section) 16 arranged in a 9 ⁇ 7 matrix, for example, and the first bonding pad area 15 is provided with a predetermined pattern of aluminum wiring. Electrically connected to each pixel is arranged in a line along one end portion on the surface side of the photodetecting element 11.
  • the center line L of the photodetecting element 11 is located at both ends of the surface of the photodetecting element 11 in the dead area outside the detection region 14.
  • Cross-shaped alignment marks 18 (18A, 18B) are provided so as to pass through.
  • the alignment marks 18A and 18B are formed at the same time as the above-described aluminum wiring, for example, by sputtering of aluminum, and are used as a position reference indicating the center line L of the photodetecting element 11. It is done.
  • the wiring board 12 has a rectangular shape with substantially the same area as the photodetecting element 11, and the CCD array 16 has a substantially central portion on the surface side of the wiring board 12.
  • Lead terminals 21 corresponding to each pixel are arranged.
  • the lead terminal 21 is connected to a flex PCB (flexible printed circuit board) 22 as shown in FIG.
  • the flex PCB 22 is connected to a predetermined board (not shown) in the telescope through the recess 4 of the cold plate 2.
  • a slit part (window part) 23 and a notch part (window part) 24 are provided at one end and the other end of the wiring board 12, respectively.
  • the slit portion 23 is formed in a rectangular shape along one end portion of the wiring substrate 12, and the notch portion 24 is formed in a semicircular shape at the approximate center of the other end portion of the wiring substrate 12.
  • the wiring board 12 is positioned in such a manner that the first bonding pad region 15 and the alignment mark 18A are exposed from the slit portion 23, and the alignment mark 18B is exposed from the notch portion 24. It is firmly fixed to the surface side of the photodetecting element 11 by die bonding.
  • the slit portion is formed in a region inside the region where the first bonding pad region 15 and the alignment mark 18A are exposed.
  • a step portion 25 is provided along the longitudinal direction of 23.
  • the step portion 25 has an installation surface 25a located on the back side of the front surface of the wiring board 12.
  • a second bonding pad region 26 serving as an input end of the wiring board 12 is provided. Is formed.
  • second bonding pads 17B corresponding to the first bonding pads 17A are arranged in a row, and the first bonding pads 17A and the second bonding pads 17B Are electrically connected by bonding wires 27.
  • the second bonding pads 17B are electrically connected to the lead terminals 21 by internal wiring (not shown) of the wiring board 12, so that the output signal from the photodetecting element 11 is transmitted to the lead terminals 21 and the flex terminals. Output to the outside via PCB22.
  • a groove 28 extending along the center line L is provided in the approximate center of the edge on one end side of the wiring board 12, and the wiring board 12 closes the groove 28.
  • a ceramic lid 29 is attached from the front side of the part 23! /. By attaching the lid 29, the first bonding pad 17A, the second bonding pad 17B, and the bonding wire 27 are protected from being exposed to the outside, and the side surface on one end side of the light detection device 3 is protected.
  • a vent hole 30 is formed for communicating the inside of the slit portion 23 with the outside.
  • the pin base 13 is formed in a flat rectangular parallelepiped shape, for example, by aluminum nitride.
  • the pin base 13 is provided on the surface of the wiring board 12 opposite to the surface on the photodetecting element 11 side.
  • a rectangular opening 31 for exposing the lead terminal 21 of the wiring board 12 is formed in the approximate center of the pin base 13.
  • a threaded fitting pin (fitting portion) 32 made of, for example, titanium, to which a nut 36 can be screwed, is provided on the surface side of the pin base 13, a threaded fitting pin (fitting portion) 32 made of, for example, titanium, to which a nut 36 can be screwed, is provided.
  • the threaded fitting pin 32 protrudes outward from the surface of the pin base 13 opposite to the surface on the wiring board 12 side.
  • one side surface 34 along the center line L of the light detection element 11 and the corner portion 35 on one end side of the side surface 34 are the positioning portion of the pin base 13. 33.
  • Each threaded fitting pin 32 is centered so that the relative distance from the force side surface 34 and the corner 35 is attached to the surface side of the pin base 13 and is respectively set to the positioning portion 33.
  • the pin base 13 is aligned with the center line L passing through the alignment marks 18A and 18B with the line of the side surface 34 when the pin base 13 is viewed from the front surface side, so that the pin base 13 can be accurately compared to the light detection element 11.
  • the pin base 13 is firmly bonded to the surface side of the wiring board 12 by, for example, a thermosetting resin!
  • the photodetection element 11 When assembling this photodetection device 3 as the photodetection unit 1 of the telescope, first, the photodetection element 11 is prepared so that the alignment marks 18A and 18B can be seen as shown in FIG. 8 (a). The photodetecting element 11 is arranged with the surface side facing upward. Next, the wiring board 12 is prepared, and FIG. As shown in (b), the first bonding pad region 15 and the alignment mark 18A are exposed from the slit 23, and the alignment mark 18B is exposed from the notch 24. The wiring board 12 is fixed to the surface side of the detection element 11 by die bonding.
  • the pin base 13 is prepared. On the surface side of the pin base 13, a threaded fitting pin 32 is attached in a state where it is accurately centered with respect to the positioning portion 33 in advance. Then, as shown in FIG. 8C, the pin base 13 is overlaid on the surface side of the wiring board 12 so that the lead terminal 21 of the wiring board 12 is exposed from the opening 31 at the substantially center. At this time, the side surface 34 when the pin base 13 is viewed from the surface side is centered on the center line L passing through the alignment marks 18A and 18B of the light detecting element 11 exposed from the slit portion 23 and the notch portion 24 of the wiring board 12.
  • the pin base 13 Align the line and angle the pin base 13 with respect to the light detection element 11 with high accuracy. Further, the pin base 13 is accurately aligned with the light detection element 11 based on the relative distance between the alignment marks 18A, 18B and the corner portion 35. After angle alignment and position alignment with respect to the light detection element 11, the pin base 13 is fixed to the surface side of the wiring board 12 by adhesion.
  • the first bonding pad 17A and the second bonding pad 17B are electrically connected to each other by wire bonding.
  • a lid 29 is attached from the front side of the slit 23 to conceal the first bonding pad 17A and the second bonding pad 17B, and a vent hole is formed on the side surface on one end side of the light detection device 3.
  • Form 30 is formed on the side surface on one end side of the light detection device 3.
  • the flex PCB is connected to the lead terminal 21 exposed from the opening 31 of the pin base 13. Thereby, the assembly of the photodetecting device 3 shown in FIGS. 2 to 4 is completed.
  • the threaded fitting pin 32 and the flex PCB 22 of the light detection device 3 are fitted into the recess 4 of the cold plate 2, and the nut 36 is screwed into each threaded fitting pin 32 from the back side of the cold plate 2.
  • the light detection device 3 is fixed to the cold plate 2.
  • the threaded fitting pin 32 is accurately aligned with the light detection element 11 via the positioning portion 33 of the pin base 13, so that the light detection device 3 is accurately aligned with the cold plate 2. Aligned.
  • a plurality of photodetectors 3 are assembled in the same procedure. Then, by arranging the light detection devices 3 on the cold plate 2 in a matrix, the light detection unit 1 shown in FIG. 1 is completed.
  • the alignment marks 18 A and 18 B serving as the position reference of the light detection element 11 are formed on the surface side of the light detection element 11.
  • the pin base 13 is provided with a threaded fitting pin 32 that is fitted to the cold plate 2, and the threaded fitting pin 32 is provided with the slit portion 23 and the notch portion 24 of the wiring board 12.
  • the alignment marks 18 A and 18 B are formed so as to pass through the center line L of the light detection element 11, and the positioning portion 33 is connected to the side surface 34 of the pin base 13. And the corner 35 on the side surface 34. For this reason, by aligning the line of the side surface 34 when the pin base 13 is viewed from the front side with the center line L passing through the alignment marks 18A and 18B, the photodetecting element 11 and the pin base 13 are accurately aligned. The angle can be adjusted well, and the photodetecting element 11 and the pin base 13 can be accurately aligned based on the relative distance between the alignment marks 18A and 18B and the corner 35.
  • the second bonding pad 17 B is formed in a region inside the first bonding pad region 15 in the wiring board 12.
  • the wire bonding forming space can be positioned inside the light detection element 11, and the wiring board 12 and the light detection element 11 can be approximately the same size. It becomes.
  • the area occupied by the photodetection element 11 can be sufficiently secured with respect to the photodetection device 3, and when the photodetection device 3 is placed on the cold plate 2 in a noble manner, the adjacent light Since the interval between the light detection elements 11 and 11 in the detection devices 3 and 3 can be sufficiently reduced, the dead area can be reduced.
  • the bonding wire 27 can be prevented from protruding to the front side of the wiring board 12. As a result, the bonding wire 27 can be protected from disconnection or the like when the light detection device 3 is disposed on the cold plate 2. In addition, since the thickness is left in the portion where the second bonding pad 17B is formed, the strength of the bonding pad 17B when performing wire bonding can be secured.
  • a lid 29 is attached to the wiring board 12 from the surface side of the slit 23, and the first is protected from being exposed to the outside, and the inside of the slit 23 is communicated with the outside.
  • a vent hole 30 is formed.
  • the present invention is not limited to the above embodiment.
  • the light detection device 1 is configured by arranging the four light detection devices 3 on the cold plate 2 to form the side detection, but by arranging the light detection devices 3 in two rows, A three-side buttable arrangement in which the three side surfaces of the light detection device 3 are opposed to the side surfaces of the adjacent light detection elements 11 may be employed.
  • the one side surface 34 along the center line L of the light detection element 11 and the corner portion 35 on one end side of the side surface 34 are used as the positioning portion 33.
  • one side surface orthogonal to the center line L of the light detection element 11 and a corner portion on one end side of this side surface may be used as the positioning portion 33.
  • the groove portion 28 for forming the vent hole 30 is provided at the approximate center of the edge on one end side of the wiring board 12, but such a groove portion 28 is provided on the lid portion 29 side. It may be provided in both the slit portion 23 and the lid portion 29.
  • the output signal from the photodetecting element 11 is output to the outside via the lead terminal 21 and the flex PCB 22, but is not limited to this.
  • a connector to be fitted to the lead terminal 21 may be fitted from the opening of the pin base 13.
  • the cutout 24 has a semicircular shape, but the present invention is not limited to this, and for example, a rectangular shape may be used.
  • the recess 4 may be a plurality of holes through which the force screw fitting pin 32 as a recess can be fitted and the flex PCB 22 can be passed.

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Description

明 細 書
光検出装置
技術分野
[0001] 本発明は、いわゆる裏面入射型の光検出素子を備えた光検出装置に関する。
背景技術
[0002] 従来、 1/、わゆる裏面入射型の光検出素子が知られて!/、る。この種の光検出素子は 、半導体基板の裏面側に光入射面を備え、この光入射面から入射した光を表面側の 光検出部で検出する。このような光検出素子を備えた光検出装置として、例えば特 許文献 1に記載された半導体エネルギー検出器がある。この半導体エネルギー検出 器は、光検出部と反対側で半導体基板の一部が薄型化され、紫外線、軟 X線、電子 線といった各種のエネルギー線を高感度に検出できる BT— CCD (裏面入射薄板型 CCD)を備え、例えば天体観測用の望遠鏡の光検出部として用いられる。
特許文献 1 :特開平 6— 196680号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0003] 上述したような望遠鏡等の用途においては、光検出部の大面積化を図るため、コー ルドプレートなどの被設置体に複数の光検出装置をマトリクス状に並べて配置する、 いわゆるバタブル配置構造を採ることが有効である。このような配置構造では、各光 検出装置間の間隔を例えば 100 m以下に抑えることで、光検出装置を高密度に配 置することが可能となるが、その一方で、被設置体に対する光検出素子の高い位置 合わせ精度が要求される。
[0004] 本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、被設置体に対する光検 出素子の位置合わせを精度良く行うことができる光検出装置を提供することを目的と する。
課題を解決するための手段
[0005] 上記課題の解決のため、本発明に係る光検出装置は、一方の面から入射した光を 他方の面側の光検出部で検出する光検出素子と、光検出素子の他方の側に設けら れ、光検出部と電気的に接続された配線基板と、配線基板の他方の側に設けられ、 所定の被設置体に設置されるベースとを備え、光検出素子の他方の面には、光検出 素子の位置基準となる位置合わせ用マークが形成され、配線基板には、位置合わせ 用マークを露出させる窓部が形成され、ベースは、窓部から露出する前記位置合わ せ用マークに対して位置決めされた位置決め部と、この位置決め部に対して位置決 めされ、被設置体に嵌め合わされる嵌合部とを有してレ、る。
[0006] この光検出装置では、光検出素子の位置基準となる位置合わせ用マークが光検出 素子の他方の面に形成されている。また、ベースには、被設置体に嵌め合わされる 嵌合部が設けられており、この嵌合部は、配線基板の窓部から露出する位置合わせ 用マークに対して位置決めされた位置決め部を介して、光検出素子に対して精度良 く位置合わせされている。したがって、この光検出装置では、被設置体に嵌合部を嵌 め合わせる際に、被設置体に対して光検出素子が精度良く位置合わせされる。この 結果、例えば 4サイドバタブル配置を採用する場合であっても、各光検出装置におけ る光検出素子の位置関係を精度良く合わせることができ、光検出装置の高密度化が 図られる。
[0007] また、位置合わせ用マークは、光検出素子の中心線を通るように 2箇所以上に形成 され、位置決め部は、ベースの一の側面と、この側面における一の端部とであること が好ましい。この場合、位置合わせ用マークを通るラインにベースの一の側面のライ ンを合わせることにより、光検出素子とベースとを精度良く角度合わせできる。また、 位置合わせ用マークと一の端部との相対的な距離に基づいて、光検出素子とベース とを精度良く位置合わせできる。
[0008] また、嵌合部は、ベースの他方の面側に突出するピンであることが好ましい。この場 合、ピンに対応する凹部を被設置体に設けておくことで、光検出装置を被設置体に 対して簡単に設置することが可能となる。
発明の効果
[0009] 本発明に係る光検出装置によれば、被設置体に対する光検出素子の位置合わせ を精度良く行うことができる。この結果、例えば 4サイドバタブル配置を採用する場合 であっても、各光検出装置における光検出素子の位置関係を精度良く位置決めでき 、光検出装置の高密度化が図られる。
図面の簡単な説明
[0010] [図 1]本発明の一実施形態に係る光検出装置を搭載してなる光検出部を示す図であ
[図 2]光検出装置の斜視図である。
[図 3]光検出装置を表面側から見た図である。
[図 4]光検出装置の一部を断面化して示す側面図である。
[図 5]スリット部近傍の拡大断面図である。
[図 6]蓋部を取り除いた状態において、スリット部を表面側から見た拡大図である。
[図 7]光検出装置を一端側から見た側面図である。
[図 8]光検出装置の組立工程を示す図である。
符号の説明
[0011] 2···コールドプレート (被設置体）、 3···光検出装置、 11···光検出素子、 12…配線 基板、 13···ピンベース（ベース）、 16 .CCDアレイ（光検出部）、 18A, 18Β···位置 合わせ用マーク、 23···スリット部（窓部）、 24···切欠部（窓部）、 32···ネジ付嵌合ピン (嵌合部）、 33···位置決め部、 34···側面（一の側面）、 35···角部（一の端部）、 L…中 心線。
発明を実施するための最良の形態
[0012] 以下、図面を参照しながら、本発明に係る光検出装置の好適な実施形態について 詳細に説明する。
[0013] 図 1は、本発明の一実施形態に係る光検出装置を搭載してなる光検出部を示す図 である。また、図 2は、図 1に示した光検出装置の斜視図であり、図 3はその表面側か ら見た図、図 4は一部を断面化して示す側面図である。
[0014] 図 1に示すように、光検出部 1は、熱制御用のコールドプレート (被設置体） 2と、複 数の光検出装置 3とを備え、例えば天体観測用の望遠鏡の光検出部 1として構成さ れている。コールドプレート 2は、例えば銅によって円盤状に形成されており、望遠鏡 の使用時には所定のガス雰囲気中で— 100°C程度に冷却される。このコールドブレ ート 2の表面には、各光検出装置 3のネジ付嵌合ピン 32及びフレックス PCB22 (図 2 参照）に対応する凹部 4が複数設けられて!/、る。
[0015] 各光検出装置 3は、凹部 4にネジ付嵌合ピン 32及びフレックス PCB22を嵌め込む と共に、各ネジ付嵌合ピン 32にコールドプレート 2の裏側からナット 36 (図 2参照）を 螺合することによってコールドプレート 2に固定され、例えば 8 X 10のマトリクス状に配 置されている。このような配置は、各光検出装置 3の 4つの側面が隣り合う光検出装 置 3の側面と対向することから 4サイドバタブル配置と称され、光検出装置 3の高密度 化による光検出部 1の大面積化に適した配置となっている。また、隣り合う光検出装 置 3の間隔は約 100 ^ mとなっており、コールドプレート 2による冷却を解除した後の 熱膨張による各光検出装置 3同士の接触防止が図られている。
[0016] 次に、光検出装置 3の構成について説明する。各光検出装置 3は、図 2〜図 4に示 すように、光検出を行う光検出素子 11と、光検出素子 11に電気的に接続された配線 基板 12と、コールドプレート 2への設置に用いるピンベース 13とを備えている。光検 出素子 11は、厚さ約 200 μ mの!/、わゆる裏面入射薄板型 CCD (BT— CCD)であり 、半導体による吸収の影響を受け易い紫外線、軟 X線、電子線といった各種のエネ ルギ一線を高感度に検出可能な素子である。
[0017] 光検出素子 11の裏面（一方の面)側は光入射面 S (図 4参照）となっており、光検出 素子 11の表面（他方の面)側には、光入射面 Sから入射した光を検出する検出領域 14と、検出領域 14の出力端となる第 1のボンディングパッド領域 15とがそれぞれ形 成されている（図 8 (a)参照）。検出領域 14には、例えば 9 X 7のマトリクス状に配置さ れた CCDアレイ（光検出部） 16が設けられ、第 1のボンディングパッド領域 15には、 所定パターンのアルミニウム配線によって CCDアレイ 16の各画素と電気的に接続さ は、光検出素子 11の表面側の一端部に沿って一列に配置されている。
[0018] さらに、図 3及び図 8 (a)に示すように、光検出素子 11の表面の両端部において、 検出領域 14よりも外側のデッドエリア部分には、光検出素子 11の中心線 Lを通るよう に十字型の位置合わせ用マーク 18 (18A, 18B)がそれぞれ設けられている。位置 合わせ用マーク 18A, 18Bは、例えばアルミニウムのスパッタによって上述したアルミ ニゥム配線と同時に形成され、光検出素子 11の中心線 Lを示す位置基準として用い られる。
[0019] 配線基板 12は、図 2〜図 4に示すように、光検出素子 11と略同面積の矩形をなし ており、配線基板 12の表面側の略中央部分には、 CCDアレイ 16の各画素に対応す るリード端子 21が配列されている。このリード端子 21は、図 2に示すように、フレックス PCB (可撓性プリント回路基板） 22に接続されている。フレックス PCB22は、コールド プレート 2の凹部 4を通して望遠鏡内の所定の基板（図示しない）にコネクタ接続され
[0020] 一方、図 3に示すように、配線基板 12の一端部及び他端部には、スリット部（窓部） 23及び切欠部（窓部） 24がそれぞれ設けられている。スリット部 23は、配線基板 12 の一端部に沿って長方形状に形成され、切欠部 24は、配線基板 12の他端部の略 中央において半円形状に形成されている。そして、配線基板 12は、スリット部 23から 第 1のボンディングパッド領域 15及び位置合わせ用マーク 18Aが露出し、かつ切欠 部 24から位置合わせ用マーク 18Bが露出するように位置決めされた状態で、例えば ダイボンディングによって光検出素子 11の表面側に強固に固定されている。
[0021] また、図 5及び図 6に示すように、配線基板 12において、第 1のボンディングパッド 領域 15及び位置合わせ用マーク 18Aが露出している領域よりも内側の領域には、ス リット部 23の長手方向に沿って段部 25が設けられている。この段部 25は、配線基板 12の表面よりも裏面側に位置する設置面 25aを有しており、この設置面 25a上には、 配線基板 12の入力端となる第 2のボンディングパッド領域 26が形成されている。第 2 のボンディングパッド領域 26には、第 1のボンディングパッド 17Aに対応する第 2のボ ンデイングパッド 17Bがー列に配置されており、第 1のボンディングパッド 17Aと第 2 のボンディングパッド 17Bとは、ボンディングワイヤ 27によってそれぞれ電気的に接 続されている。そして、第 2のボンディングパッド 17Bは、配線基板 12の内部配線（図 示しない）によってリード端子 21にそれぞれ電気的に接続され、これにより、光検出 素子 11からの出力信号がリード端子 21及びフレックス PCB22を介して外部に出力 される。
[0022] さらに、配線基板 12の一端側の縁の略中央には、中心線 L (図 3参照）に沿って延 びる溝部 28が設けられており、配線基板 12には、溝部 28を塞ぐようにして、スリット 部 23の表面側からセラミック製の蓋部 29が取り付けられて!/、る。この蓋部 29の取り 付けにより、第 1のボンディングパッド部 17A、第 2のボンディングパッド 17B、及びボ ンデイングワイヤ 27が外部に露出しないように保護され、光検出装置 3の一端側の側 面には、図 5及び図 7に示すように、スリット部 23の内部を外部と連通させる通気孔 3 0が形成される。
[0023] ピンベース 13は、図 2〜図 4に示すように、例えばチッ化アルミニウムによって扁平 な直方体形状に形成されている。ピンベース 13は、配線基板 12における光検出素 子 11側の面とは反対側の面に設けられている。このピンベース 13の略中央には配 線基板 12のリード端子 21を露出させる矩形の開口部 31が形成されている。また、ピ ンベース 13の表面側には、ナット 36を螺合可能な例えばチタン製のネジ付嵌合ピン (嵌合部） 32が設けられている。ネジ付嵌合ピン 32は、ピンベース 13における配線 基板 12側の面とは反対側の面から外側に突出する。このネジ付嵌合ピン 32は、開 口部 31を挟むようにして、ピンベース 13の一端側の中央に 1本、ピンベース 13の他 端側の両角部寄りにそれぞれ 1本ずつ計 3本設けられている。
[0024] ここで、ピンベース 13の側面のうち、光検出素子 11の中心線 Lに沿う一方の側面 3 4と、この側面 34における一端側の角部 35とは、ピンベース 13の位置決め部 33とな つている。各ネジ付嵌合ピン 32は、ピンベース 13の表面側に取り付けられている力 側面 34及び角部 35からの相対的な距離が正確になるように芯出しされ、位置決め 部 33に対してそれぞれ高精度に位置決めされている。また、ピンベース 13は、位置 合わせ用マーク 18A, 18Bを通る中心線 Lに、ピンベース 13を表面側から見たときの 側面 34のラインを合わせることにより、光検出素子 11に対して精度良く角度合わせさ れ、かつ位置合わせ用マーク 18A, 18Bと角部 35との相対的な距離に基づいて、光 検出素子 11に対して精度良く位置合わせされている。この状態で、ピンベース 13は 、例えば熱硬化性樹脂によつて配線基板 12の表面側に強固に接着されて!/、る。
[0025] 続いて、上述した構成を有する光検出装置 3の組立方法について説明する。
[0026] この光検出装置 3を望遠鏡の光検出部 1として組み立てる場合、まず、光検出素子 11を準備し、図 8 (a)に示すように、位置合わせ用マーク 18A, 18Bが見えるように、 表面側を上側に向けて光検出素子 11を配置する。次に、配線基板 12を準備し、図 8 (b)に示すように、スリット部 23から第 1のボンディングパッド領域 15及び位置合わせ 用マーク 18Aが露出し、かつ切欠部 24から位置合わせ用マーク 18Bが露出するよう に位置決めした状態で、光検出素子 11の表面側に配線基板 12をダイボンディング によって固定する。
[0027] 配線基板 12の固定が完了した後、ピンベース 13を準備する。ピンベース 13の表面 側には、予め位置決め部 33に対して精度良く芯出しされた状態でネジ付嵌合ピン 3 2が取り付けられている。そして、図 8 (c)に示すように、ピンベース 13の略中央の開 口部 31から配線基板 12のリード端子 21が露出するように、配線基板 12の表面側に 重ね合わせる。このとき、配線基板 12のスリット部 23及び切欠部 24から露出する光 検出素子 11の位置合わせ用マーク 18A, 18Bを通る中心線 Lに、ピンベース 13を 表面側から見たときの側面 34のラインを合わせ、光検出素子 11に対してピンベース 13を精度良く角度合わせする。また、位置合わせ用マーク 18A, 18Bと角部 35との 相対的な距離に基づいて、光検出素子 11に対してピンベース 13を精度良く位置合 わせする。光検出素子 11に対する角度合わせ及び位置合わせを行った後、配線基 板 12の表面側にピンベース 13を接着によって固定する。
[0028] ピンベース 13の固定が完了した後、第 1のボンディングパッド 17Aと第 2のボンディ ングパッド 17Bとをワイヤボンディングによってそれぞれ電気的に接続する。ワイヤボ ンデイングの後、スリット部 23の表面側から蓋部 29を取り付け、第 1のボンディングパ ッド 17A及び第 2のボンディングパッド 17Bを隠蔽すると共に、光検出装置 3の一端 側の側面に通気孔 30を形成する。また、ピンベース 13の開口部 31から露出するリー ド端子 21にフレックス PCBを接続する。これにより、図 2〜図 4に示した光検出装置 3 の組み立てが完了する。
[0029] そして、光検出装置 3のネジ付嵌合ピン 32及びフレックス PCB22をコールドプレー ト 2の凹部 4に嵌め込むと共に、各ネジ付嵌合ピン 32にコールドプレート 2の裏側から ナット 36を螺合させることにより、光検出装置 3をコールドプレート 2に固定する。この とき、ネジ付嵌合ピン 32は、ピンベース 13の位置決め部 33を介して光検出素子 11と 精度良く位置合わせされているので、光検出装置 3は、コールドプレート 2に対して精 度良く位置合わせされる。以下、同様の手順によって複数の光検出装置 3を組み立 て、コールドプレート 2上に光検出装置 3をマトリクス状に配置することにより、図 1に示 した光検出部 1が完成する。
[0030] 以上説明したように、光検出装置 3では、光検出素子 11の位置基準となる位置合 わせ用マーク 18A, 18Bが光検出素子 11の表面側に形成されている。また、ピンべ ース 13には、コールドプレート 2に嵌め合わされるネジ付嵌合ピン 32が設けられてお り、このネジ付嵌合ピン 32は、配線基板 12のスリット部 23及び切欠部 24から露出す る位置合わせ用マーク 18A, 18Bに対して位置決めされた位置決め部 33を介して、 光検出素子 11に対して精度良く位置合わせされている。したがって、この光検出装 置 3では、コールドプレート 2の凹部 4にネジ付嵌合ピン 32を嵌め合わせるだけで、コ 一ルドプレート 2に対して光検出素子 11が精度良く位置合わせされる。この結果、 4 サイドバタブル配置において、隣り合う光検出装置 3, 3における光検出素子 11 , 11 の位置関係を精度良く合わせることができ、各光検出装置 3を高密度に配置すること が可能となる。
[0031] また、光検出装置 3では、光検出素子 11の中心線 Lを通るように位置合わせ用マ ーク 18A, 18Bが形成されており、位置決め部 33は、ピンベース 13の側面 34と、こ の側面 34における角部 35とによって構成されている。このため、位置合わせ用マー ク 18A, 18Bを通る中心線 Lに、ピンベース 13を表面側から見たときの側面 34のライ ンを合わせることにより、光検出素子 11とピンベース 13とを精度良く角度合わせでき ると共に、位置合わせ用マーク 18A, 18Bと角部 35との相対的な距離に基づいて、 光検出素子 11とピンベース 13とを精度良く位置合わせできる。
[0032] さらに、この光検出装置 3では、配線基板 12において、第 1のボンディングパッド領 域 15よりも内側の領域に第 2のボンディングパッド 17Bが形成されている。このような 構成より、光検出装置 3では、ワイヤボンディングの形成スペースを光検出素子 11の 内側に位置させることができ、配線基板 12と光検出素子 11とをほぼ同じサイズにす ることが可能となる。この結果、この光検出装置 3では、当該光検出装置 3に対して光 検出素子 11が占める面積を十分に確保でき、コールドプレート 2に光検出装置 3を ノ タブル配置した際に、隣り合う光検出装置 3, 3における光検出素子 11 , 11間の間 隔を十分に小さくできるので、不感領域の縮小化を実現できる。また、第 2のボンディ ングパッド領域 26を段部 25の設置面 25aに設けることで、ボンディングワイヤ 27が配 線基板 12の表側に突出することを防ぐことができる。これにより、光検出装置 3をコー ルドプレート 2に配置する際に、ボンディングワイヤ 27を断線等から保護できる。さら に、第 2のボンディングパッド 17Bの形成部分に厚みを残しているので、ワイヤボンデ イングを行う際のボンディングパッド 17Bの強度も確保できる。
[0033] 配線基板 12には、スリット部 23の表面側から蓋部 29が取り付けられており、第 1の が外部に露出しないように保護されると共に、スリット部 23の内部を外部と連通させる 通気孔 30が形成されている。このように、光検出素子 11と配線基板 12とのワイヤボ ンデイング部分を保護することにより、光検出装置 3をコ一ルドプレート 2に配置する 際のボンディングワイヤ 27の断線等を防止できる。また、通気孔 30の形成により、蓋 部 29を取り付けた後もスリット部 23の内部を外部と等圧に保つことができるので、光 検出部 1の使用の前後でコールドプレート 2による冷却及び冷却の解除がなされても 、スリット部 23内の気体の収縮 ·膨張による光検出装置 3の変形や破損を抑止できる
〇
[0034] 本発明は、上記実施形態に限られるものではない。例えば、上述した実施形態で は、コールドプレート 2上に光検出装置 3を 4サイドバタブル配置して光検出部 1を構 成しているが、光検出装置 3を 2列に配置することにより、光検出装置 3の 3つの側面 が隣り合う光検出素子 11の側面と対向する 3サイドバタブル配置を採用してもよい。
[0035] また、上述した実施形態では、ピンベース 13において、光検出素子 11の中心線 L に沿う一方の側面 34と、この側面 34における一端側の角部 35とを位置決め部 33と しているが、光検出素子 11の中心線 Lに直交する一方の側面と、この側面における 一端側の角部を位置決め部 33としてもよい。さらに、上述した実施形態では、配線基 板 12の一端側の縁の略中央に通気孔 30を形成するための溝部 28を設けているが 、このような溝部 28は、蓋部 29側に設けるようにしてもよぐスリット部 23及び蓋部 29 の双方に設けてもよい。
[0036] さらに、上述した実施形態では、光検出素子 11からの出力信号がリード端子 21及 びフレックス PCB22を介して外部に出力される力 これに限るものではなぐ例えば、 リード端子 21に嵌合するコネクタをピンベース 13の開口部から嵌め込んでもよい。ま た、切欠部 24は、半円形状としたが、これに限らず、例えば長方形状であってもよい デイングによってそれぞれ電気的に接続する際には、打ち下ろしでも打ち上げでもよ い。また、凹部 4は、凹部としている力 ネジ付嵌合ピン 32を嵌め込むことができ、か つフレックス PCB22を通すことのできる複数の孔部であってもよい。

Claims

請求の範囲
[1] 一方の面から入射した光を他方の面側の光検出部で検出する光検出素子と、 前記光検出素子の他方の側に設けられ、前記光検出部と電気的に接続された配 線基板と、
前記配線基板の他方の側に設けられ、所定の被設置体に設置されるベースと、 を備え、
前記光検出素子の他方の面には、前記光検出素子の位置基準となる位置合わせ 用マークが形成され、
前記配線基板には、前記位置合わせ用マークを露出させる窓部が形成され、 前記ベースは、前記窓部から露出する前記位置合わせ用マークに対して位置決め された位置決め部と、この位置決め部に対して位置決めされ、前記被設置体に嵌め 合わされる嵌合部とを有している、光検出装置。
[2] 前記位置合わせ用マークは、前記光検出素子の中心線を通るように 2箇所以上に 形成され、
前記位置決め部は、前記ベースの一の側面と、この側面における一の端部とである 、請求項 1記載の光検出装置。
[3] 前記嵌合部は、前記ベースの他方の面側に突出するピンである、請求項 1又は 2記 載の光検出装置。
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