(57)【要約】【課題】  センサチップを覆うキャップの内側面に、ゲッターを取り付けるための領域を十分に確保する手段を提供する。【解決手段】  本発明に係る赤外線センサ１は、窓部２が形成された半導体基板３と、窓部２を塞ぐようにして半導体基板３に取り付けられ、赤外線を透過するレンズ５と、赤外線を検出可能な検出面１２を窓部２の側に向けるようにして、電気的に接続した状態で半導体基板３に取り付けられたセンサチップ７と、該センサチップ７を覆うキャップ８と、該キャップ８の内側面９に設けられ、キャップ８と半導体基板３とレンズ５とによって包囲される空間１４の真空度を低下させるガスを吸着して除去するゲッター１０と、を備えるものである。【選択図】  図１
2010197335.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤外線を導入するための窓部が形成された基板と、
前記窓部を塞ぐようにして前記基板に取り付けられ、赤外線を透過する透過部材と、
赤外線を検出可能な検出面を前記窓部の側に向けるようにして、電気的に接続した状態で前記基板に取り付けられたセンサチップと、
該センサチップを覆うようにして前記基板に取り付けられたキャップと、
を備えることを特徴とする赤外線センサ。
【請求項２】
赤外線を導入するための窓部が形成された基板と、
前記窓部を塞ぐようにして前記基板に取り付けられ、赤外線を透過する透過部材と、
赤外線を検出可能な検出面を前記窓部の側に向けるようにして、電気的に接続した状態で前記基板に取り付けられたセンサチップと、
該センサチップを覆うようにして前記基板に取り付けられたキャップと、
該キャップの内側面に設けられ、前記キャップと前記基板と前記透過部材とによって包囲される空間の真空度を低下させるガスを吸着して除去するゲッターと、
を備えることを特徴とする赤外線センサ。
【請求項３】
前記ゲッターが、通電可能に設けられたことを特徴とする請求項１又は２に記載の赤外線センサ。
【請求項４】
前記透過部材が、熱膨張率が前記透過部材より大きく前記基板より小さい中間板を介して前記基板に取り付けられたことを特徴とする請求項２又は３に記載の赤外線センサ。
【請求項５】
前記センサチップが、前記検出面に突出して設けられたはんだバンプを前記基板にはんだ付けすることにより、電気的に接続した状態で前記基板に取り付けられたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の赤外線センサ。
【請求項６】
所定の配線が形成され且つはんだバンプが突出して設けられた配線板に前記センサチップが固定されるとともに、前記配線板と前記センサチップとが配線ワイヤを介して電気的に接続され、前記配線板のはんだバンプを前記基板にはんだ付けすることにより、前記センサチップが電気的に接続した状態で前記基板に取り付けられたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の赤外線センサ。
【請求項７】
前記基板に前記センサチップが固定されるとともに、前記基板と前記センサチップとが配線ワイヤを介して電気的に接続されることにより、前記センサチップが電気的に接続した状態で前記基板に取り付けられたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の赤外線センサ。
【請求項８】
前記キャップの内側面に、凹凸が形成されたことを特徴とする請求項２乃至７のいずれかに記載の赤外線センサ。
【請求項９】
前記センサチップの前記検出面と逆側の面に、前記ゲッターが更に設けられたことを特徴とする請求項２乃至８のいずれかに記載の赤外線センサ。
【請求項１０】
大気中において、赤外線を導入するための窓部が貫通して形成された基板に対し、赤外線を透過する透過部材を前記窓部を塞ぐようにして取り付ける透過部材取付工程と、
大気中において、前記基板に対し、赤外線を検出可能な検出面を前記窓部の側に向けるようにしてセンサチップを取り付けるセンサチップ取付工程と、
真空封止装置内において、前記センサチップを覆うようにしてキャップを前記基板に取り付けるキャップ取付工程と、
を含むことを特徴とする赤外線センサの製造方法。
【請求項１１】
真空封止装置内において、前記キャップの内側面に設けられ、前記基板と前記キャップと前記透過部材とによって包囲される空間の真空度を低下させるガスを吸着して除去するゲッターを加熱して活性化させるゲッター活性化工程を更に含むことを特徴とする請求項１０に記載の赤外線センサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外線を検出可能なセンサチップが真空封止されてなる赤外線センサ及びその製造方法に関し、特に、センサチップを覆うキャップの内側面に、真空度を低下させるガスを吸着して除去するゲッターが設けられた赤外線センサ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
赤外線を検出する赤外線センサとしては、赤外線吸収層及び温度センサからなる赤外線検出器を有し、赤外線吸収層で赤外線を吸収してその温度変化を温度センサで計測することにより赤外線を検出するいわゆる熱型の赤外線センサが従来用いられている。そして、近年、赤外線センサは、小型化、低コスト化、及びアレイ化等を目的として、高感度化が図られている。ここで、熱型の赤外線センサを高感度化する手段としては、赤外線検出器が設けられたセンサチップを真空封止する方法が提唱されている。すなわち、センサチップを真空封止することで大気を介した熱伝導を抑制すれば、赤外線検出器からの熱放散が低減され、赤外線吸収層の温度変化が増大することにより赤外線センサの感度を向上させることができる。
【０００３】
ここで、図１１は、従来例に係る赤外線センサ７０の構成を示す概略縦断面図である。赤外線センサ７０は、基板７１と、この基板７１の表面に固定されたセンサチップ７２と、センサチップ７２を覆うようにして基板７１に固定されたキャップ７３と、このキャップ７３に形成された窓部７４を塞ぐようにして設けられた透過部材７５と、キャップ７３の内側面に設けられたゲッター７６と、を備えている（例えば、特許文献１参照）。このように構成される赤外線センサ７０によれば、透過部材７５から窓部７４を通ってキャップ７３の内部へ入射した赤外線が、センサチップ７２によって検出される。そして、基板７１とキャップ７３と透過部材７５とによって包囲される空間７７が真空状態とされてセンサチップ７２が真空封止されることにより、赤外線センサ７０の感度が高められている。また、ゲッター７６が、空間７７の内部に存在して真空度を低下させるガスを吸着して除去することにより、空間７７が真空状態で保持されている。
【０００４】
一方、図１２及び図１３は、赤外線センサ７０の製造方法を説明するための説明図である。赤外線センサ７０の製造に際しては、まず、大気中において、図１２Ａと図１２Ｂに示すセンサチップ取付工程を行う。すなわち、図１２Ａに示すように、赤外線を検出する検出面７８を上向きにした状態でセンサチップ７２を基板７１に固定した後、図１２Ｂに示すように、基板７１を挿通された外部リード７９とセンサチップ７２とを配線ワイヤ８０を介して電気的に接続する。次に、真空封止装置内において、図には示さないゲッター活性化工程を行う。すなわち、キャップ７３の内側面に取り付けたゲッター７６を加熱することにより活性化させる。次に、真空封止装置内において、図１３Ａに示すキャップ取付工程を行う。すなわち、ゲッター７６を取り付けたキャップ７３を、センサチップ７２を覆うようにして基板７１に固定する。最後に、不図示の真空封止装置内において、図１３Ｂに示す透過部材取付工程を行う。すなわち、窓部７４を塞ぐようにして透過部材７５をキャップ７３の外側面に固定する。以上まとめると、大気中においてセンサチップ取付工程が行われた後、真空封止装置内においてゲッター活性化工程とキャップ取付工程と透過部材取付工程とが行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−０８８０８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来の赤外線センサ７０には、透過部材７５のセンサチップ７２に対する位置決め精度が悪いという問題があった。より詳細には、図１１に示す赤外線センサ７０では、センサチップ７２が基板７１に直接固定される一方、透過部材７５はキャップ７３を介して基板７１に間接的に固定される。従って、透過部材７５のセンサチップ７２に対する位置決め精度は、透過部材７５のキャップ７３への位置決め精度、キャップ７３の基板７１への位置決め精度、及びセンサチップ７２の基板７１への位置決め精度という３つの要因によって決定される。このように、影響を受ける要因の数が多い分、透過部材７５をセンサチップ７２に対して正確に位置決めすることが難しい。このように透過部材７５のセンサチップ７２に対する位置決め精度が悪いと、封止不具合が生じないように透過部材７５の縁部にキャップ７３との接合用に十分な幅のマージンを確保する必要があるため、透過部材７５が大型化し、デバイス全体の大型化及びコストアップにつながる。また、特に透過部材７５として赤外線を集光するレンズを用いる場合には、その焦点合わせや光軸合わせに誤差が生じやすい。
【０００７】
また、従来の赤外線センサ７０には、図１１に示す空間７７の内部を長期間に渡って高い真空状態に保てるだけの十分な量のゲッター７６を収納できないという問題もあった。より詳細には、前述のようにゲッター７６はキャップ７３の内側面に取り付けられるが、赤外線センサ７０の小型化が進む近年、キャップ７３の大きさも小型化しつつある。更に、キャップ７３には窓部７４が形成されるため、この窓部７４の分だけゲッター７６への割り当て面積が減少する。従って、空間７７の広さに対応した十分な量のゲッター７６を収納することができず、或いは吸着したガス量が性能限界であるガス総量に近付いてゲッター７６の性能が劣化することにより、空間７７の真空度が低下する場合がある。
【０００８】
また、従来の赤外線センサ７０の製造方法では、真空封止装置内においてゲッター活性化工程とキャップ取付工程と透過部材取付工程という３つの組み立て工程を行う必要があり、真空封止装置内での作業が複雑な分、赤外線センサ７０の生産性が悪いという問題があった。
【０００９】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、透過部材をセンサチップに対して高い精度で位置決めする手段を提供する。また、センサチップを覆うキャップの内側面に、ゲッターを取り付けるための領域を十分に確保する手段を提供する。更に、真空封止装置内での作業を簡略化することにより、赤外線センサの生産性を向上させる手段を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するための本発明に係る赤外線センサは、赤外線を導入するための窓部が形成された基板と、前記窓部を塞ぐようにして前記基板に取り付けられ、赤外線を透過する透過部材と、赤外線を検出可能な検出面を前記窓部の側に向けるようにして、電気的に接続した状態で前記基板に取り付けられたセンサチップと、該センサチップを覆うようにして前記基板に取り付けられたキャップと、を備えるものである。
【００１１】
また、本発明に係る赤外線センサは、赤外線を導入するための窓部が形成された基板と、前記窓部を塞ぐようにして前記基板に取り付けられ、赤外線を透過する透過部材と、赤外線を検出可能な検出面を前記窓部の側に向けるようにして、電気的に接続した状態で前記基板に取り付けられたセンサチップと、該センサチップを覆うようにして前記基板に取り付けられたキャップと、該キャップの内側面に設けられ、前記キャップと前記基板と前記透過部材とによって包囲される空間の真空度を低下させるガスを吸着して除去するゲッターと、を備えるものである。
【００１２】
また、本発明に係る赤外線センサは、前記ゲッターが、通電可能に設けられたものである。
【００１３】
また、本発明に係る赤外線センサは、前記透過部材が、熱膨張率が前記透過部材より大きく前記基板より小さい中間板を介して前記基板に取り付けられたものである。
【００１４】
また、本発明に係る赤外線センサは、前記センサチップが、前記検出面に突出して設けられたはんだバンプを前記基板にはんだ付けすることにより、電気的に接続した状態で前記基板に取り付けられたものである。
【００１５】
また、本発明に係る赤外線センサは、所定の配線が形成され且つはんだバンプが突出して設けられた配線板に前記センサチップが固定されるとともに、前記配線板と前記センサチップとが配線ワイヤを介して電気的に接続され、前記配線板のはんだバンプを前記基板にはんだ付けすることにより、前記センサチップが電気的に接続した状態で前記基板に取り付けられたものである。
【００１６】
また、本発明に係る赤外線センサは、前記基板に前記センサチップが固定されるとともに、前記基板と前記センサチップとが配線ワイヤを介して電気的に接続されることにより、前記センサチップが電気的に接続した状態で前記基板に取り付けられたものである。
【００１７】
また、本発明に係る赤外線センサは、前記キャップの内側面に、凹凸が形成されたものである。
【００１８】
また、本発明に係る赤外線センサは、前記センサチップの前記検出面と逆側の面に、前記ゲッターが更に設けられたものである。
【００１９】
また、本発明に係る赤外線センサの製造方法は、大気中において、赤外線を導入するための窓部が貫通して形成された基板に対し、赤外線を透過する透過部材を前記窓部を塞ぐようにして取り付ける透過部材取付工程と、大気中において、前記基板に対し、赤外線を検出可能な検出面を前記窓部の側に向けるようにしてセンサチップを取り付けるセンサチップ取付工程と、真空封止装置内において、前記センサチップを覆うようにしてキャップを前記基板に取り付けるキャップ取付工程と、を含むものである。
【００２０】
また、本発明に係る赤外線センサの製造方法は、真空封止装置内において、前記キャップの内側面に設けられ、前記基板と前記キャップと前記透過部材とによって包囲される空間の真空度を低下させるガスを吸着して除去するゲッターを加熱して活性化させるゲッター活性化工程を更に含むものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る赤外線センサでは、センサチップが基板に直接固定されるとともに、透過部材も基板に直接固定される。これにより、透過部材のセンサチップに対する位置決め精度は、透過部材とセンサチップとの位置決めが基板を介して間接的に行われる場合には、透過部材の基板への位置決め精度及びセンサチップの基板への位置決め精度という２つの要因によって決定される。また、透過部材のセンサチップに対する位置決め精度は、透過部材とセンサチップとの位置決めが直接的に行われる場合には、透過部材のセンサチップへの位置決め精度という１つの要因によって決定される。従って、従来の赤外線センサのように、透過部材がキャップを介して基板に間接的に固定され、透過部材のセンサチップに対する位置決め精度が、透過部材のキャップへの位置決め精度、キャップの基板への位置決め精度、及びセンサチップの基板への位置決め精度という３つの要因によって決定される場合と比較すると、影響を受ける要因の数が減少する分、透過部材をセンサチップに対して正確に位置決めすることができる。このように透過部材の位置決め精度が向上すると、透過部材の縁部にキャップとの接合用に設けるマージンの幅を最小限に抑えることができるので、透過部材の小型化を通じてデバイス全体の小型化及びコストダウンを図ることができる。また、透過部材として特にレンズを使用する場合に、レンズの焦点合わせや光軸合わせに誤差が生じにくいという利点もある。
【００２２】
また、本発明に係る赤外線センサでは、赤外線を導入するための窓部が基板に形成される。従って、窓部がキャップに形成される従来の赤外線センサと比較すると、キャップの内側面にゲッター取付用の領域をより広く確保することができる。これにより、ゲッターの取り付け量が増加する分、キャップと基板と透過部材とによって包囲される空間の内部をより確実に且つ長期間に渡って高い真空状態に保つことができる。
【００２３】
また、本発明に係る赤外線センサでは、ゲッターに通電して加熱することにより、そのガス吸着能力を最大限に発揮させることができる。
【００２４】
また、本発明に係る赤外線センサでは、中間板を介して透過部材を基板に取り付けたことにより、赤外線センサの製造工程において高温条件下に置かれた場合でも、透過部材と基板の熱膨張率の違いによって、透過部材の基板への固定箇所に不具合が生じにくい。
【００２５】
また、本発明に係る赤外線センサでは、はんだ付けだけの容易な作業により、センサチップを電気的に接続した状態で基板に取り付けることができる。
【００２６】
また、本発明に係る赤外線センサでは、はんだバンプが設けられていないセンサチップであっても、配線板を介することにより、電気的に接続した状態で基板に取り付けることができる。
【００２７】
また、本発明に係る赤外線センサでは、はんだバンプが設けられていないセンサチップであっても、電気的に接続した状態で基板に取り付けることができる。更に、センサチップと基板の間に他の部材を介在させないので、部品点数が増加することもない。
【００２８】
また、本発明に係る赤外線センサでは、凹凸を形成したことでキャップの内側面の表面積が増加するので、ゲッター取付用の領域をより広く確保することができる。これにより、ゲッターの取り付け量が増加する分、空間の内部をより確実に且つ長期間に渡って高い真空状態に保つことができる。
【００２９】
また、本発明に係る赤外線センサでは、センサチップの検出面と逆側の面にもゲッターが設けられたので、ゲッターの取り付け量が増加する分、空間の内部をより確実に且つ長期間に渡って高い真空状態に保つことができる。
【００３０】
また、本発明に係る赤外線センサの製造方法では、透過部材取付工程は大気中で行い、真空封止装置内で行うのはキャップ取付工程だけである。従って、真空封止装置内でキャップ取付工程と透過部材取付工程とを行っていた従来と比較すると、複雑な作業を要する真空封止装置内での作業が簡略化する分、赤外線センサの生産性を向上させることができる。
【００３１】
また、本発明に係る赤外線センサの製造方法では、透過部材をキャップではなく基板に取り付けるので、キャップの内側面に取り付けたゲッターを活性化させる際に、透過部材自体やその表面に被覆された反射防止コーティング材といった耐熱性の低い部材が、高温に曝されることがない。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１実施例に係る赤外線センサを示す概略縦断面図。
【図２】赤外線センサの製造方法を説明するための説明図であって、大気中における工程を示した図。
【図３】赤外線センサの製造方法を説明するための説明図であって、真空封止装置内における工程を示した図。
【図４】本発明の第２実施例に係る赤外線センサを示す概略縦断面図。
【図５】本発明の第３実施例に係る赤外線センサを示す概略縦断面図。
【図６】本発明の第４実施例に係る赤外線センサを示す概略縦断面図。
【図７】本発明の第５実施例に係る赤外線センサを示す概略縦断面図。
【図８】本発明の第６実施例に係る赤外線センサを示す概略縦断面図。
【図９】本発明の第７実施例に係る赤外線センサを示す概略縦断面図。
【図１０】本発明の第８実施例に係る赤外線センサを示す概略縦断面図。
【図１１】従来例に係る赤外線センサ７０の構成を示す概略縦断面図。
【図１２】赤外線センサ７０の製造方法を説明するための説明図。
【図１３】赤外線センサ７０の製造方法を説明するための説明図。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
まず、本発明の第１実施例に係る赤外線センサの構成について説明する。図１は、第１実施例に係る赤外線センサ１を示す概略縦断面図である。赤外線センサ１は、窓部２が形成された基板３と、窓部２を塞ぐようにして基板３の表側面４に固定されたレンズ（透過部材）５と、基板３の裏側面６に固定されたセンサチップ７と、このセンサチップ７を覆うようにして基板３の裏側面６に固定されたキャップ８と、このキャップ８の内側面９に取り付けられたゲッター１０と、を備えるものである。
【００３４】
基板３は、ＬＳＩパッケージに広く使用される材料であるアルミナ等からなる平板部材である。この基板３には、図１に示すように、その中央部を貫通して、赤外線を導入するための窓部２が形成されている。また、基板３には、複数本の外部リード１１が適宜接続されている。尚、基板３や窓部２の形状は、本実施例に限定されず適宜設計変更が可能である。また、基板３を構成する材料はアルミナに限定されず、例えばシリコン上に絶縁膜を形成し、その上に金属配線をすることで基板３を構成してもよい。
【００３５】
レンズ５は、赤外線を集光するためのものであって、赤外線を透過可能なカルコゲナイドガラスから構成される。このレンズ５は、図１に示すように、その縁部が基板３の表側面４にはんだ付け等によって固定されることにより、窓部２の開口を塞いでいる。ここで、図１に詳細は示さないが、レンズ５は、その光軸すなわち中心を通る線がセンサチップ７の中心を通るように、且つ、その焦点距離がセンサチップ７までの距離と等しくなるように配置されている。尚、本実施例では本発明に係る透過部材としてレンズ５を用いたが、これに代えて、カルゴゲナイドガラスからなる平板状の部材を用いてもよい。更に、赤外線を透過可能な部材としては、カルコゲナイドガラスの他に、ゲルマニウムやシリコンや硫化亜鉛等を採用してもよい。また、本実施例ではレンズ５を基板３の表側面４に固定することによって窓部２を塞いだが、レンズ５を窓部２に嵌合させることによって窓部２を塞いでもよい。或いはレンズ５を基板３の裏側面６に固定することによって窓部２を塞ぎ、そのレンズ５を挟んで窓部２と反対側に、所定の隙間を介してセンサチップ７を配置してもよい。
【００３６】
センサチップ７は、光エネルギーを熱エネルギーに変換することによって赤外線を検出するものである。このセンサチップ７は、図１に示すようにその一方の面が赤外線を検出可能な検出面１２として構成され、図１に詳細は示さないが、赤外線を吸収する赤外線吸収層と、赤外線吸収層の温度変化を計測する温度センサとが設けられている。また、センサチップ７の検出面１２における外縁部には、はんだ材からなる球状の電極であるはんだバンプ１３が、複数個突出して設けられている。このように構成されるセンサチップ７は、図１に示すように、その検出面１２を窓部２の側に向けた状態で、各はんだバンプ１３が、基板３の裏側面６に設けられた電極端子（不図示）に対してそれぞれはんだ付けされる。これにより、センサチップ７は、電気的に接続した状態で基板３に取り付けられている。
【００３７】
キャップ８は、センサチップ７を真空封止するためのものである。このキャップ８は、図１に示すようにセンサチップ７を覆うように配置され、その開口縁部が、基板３の裏側面６における外縁部に、はんだ付け等によって固定されている。そして、後述するように、このキャップ８を基板３に取り付けるキャップ取付工程は不図示の真空封止装置内で行われる。これにより、キャップ８と基板３とレンズ５とによって包囲される空間１４は真空度１Ｐａ程度の高い真空状態とされ、センサチップ７の感度が高められている。
【００３８】
ゲッター１０は、前記空間１４の内部を真空状態で保持するためのものである。より詳細には、空間１４の内部には、真空封止装置内での作業時に残留したガス或いはその後に発生したガスが存在し、これらのガスの存在によって空間１４の真空度が低下する。ゲッター１０は、活性化された状態でガスを吸着する特性を有し、空間１４の内部に存在するガスを吸着して除去する役割を果たすものである。このゲッター１０は、蒸着で成膜可能な薄膜ゲッターであって、図１に示すように、キャップ８の内側面９を構成する側面１５及び底面１６の全体に渡って蒸着されている。
【００３９】
次に、第１実施例に係る赤外線センサ１の作用効果について説明する。上述のように構成される赤外線センサ１では、レンズ５に入射した赤外線は、レンズ５を透過した後、基板３の窓部２を通過し、センサチップ７の検出面１２の周辺に集光されることにより、検出面１２に設けられた赤外線吸収層に吸収される。そして、赤外線を吸収することによって赤外線吸収層の温度が上昇すると、前記温度センサの出力が変化することにより、赤外線が検出される。
【００４０】
ここで、本赤外線センサ１では、センサチップ７が基板３に直接固定されるとともに、レンズ５も基板３に直接固定されている。これにより、レンズ５のセンサチップ７に対する位置決め精度は、レンズ５とセンサチップ７との位置決めが基板３を介して間接的に行われる場合には、レンズ５の基板３への位置決め精度及びセンサチップ７の基板３への位置決め精度という２つの要因によって決定される。また、レンズ５のセンサチップ７に対する位置決め精度は、レンズ５とセンサチップ７との位置決めが直接的に行われる場合には、レンズ５のセンサチップ７への位置決め精度という１つの要因によって決定される。より詳細に説明すると、例えば、基板３を移動不能に保持した治具に対し、レンズ５を保持した治具とセンサチップ７を保持した治具とをそれぞれ重ね合わせることによってレンズ５とセンサチップ７を基板３に取り付ける場合、レンズ５のセンサチップ７に対する位置決め精度は、レンズ５の基板３への位置決め精度及びセンサチップ７の基板３への位置決め精度という２つの要因によって決定される。一方、レンズ５を移動不能に保持した治具に対し、基板３を保持した治具とセンサチップ７を保持した治具とを順に重ね合わせることによって基板３とセンサチップ７をレンズ５に取り付ける場合、レンズ５のセンサチップ７に対する位置決め精度は、センサチップ７のレンズ５への位置決め精度という１つの要因によって決定される。従って、図１１に示す従来の赤外線センサ７０のように、透過部材７５がキャップ７３を介して基板７１に間接的に固定され、透過部材７５のセンサチップ７２に対する位置決め精度が、透過部材７５のキャップ７３への位置決め精度、キャップ７３の基板７１への位置決め精度、及びセンサチップ７２の基板７１への位置決め精度という３つの要因によって決定される場合と比較すると、影響を受ける要因の数が減少する分、レンズ５をセンサチップ７に対して正確に位置決めすることができ、レンズ５の焦点合わせや光軸合わせに誤差が生じにくいという利点がある。
【００４１】
また、本赤外線センサ１では、レンズ５が基板３に固定されるので、図１１に示す従来の赤外線センサ７０のように透過部材７５がキャップ７３に固定される場合と比較すると、レンズ５からセンサチップ７までの距離を短くすることができる。これにより、レンズ５を小さくすることができ、コストダウン及びデバイス全体の小型化につながるという利点がある。
【００４２】
また、本赤外線センサ１では、赤外線を導入するための窓部２が基板３に形成される。従って、図１１に示す従来の赤外線センサ７０のように窓部７４がキャップ７３に形成される場合と比較すると、キャップ８の内側面９にゲッター１０取付用の領域をより広く確保することができる。これにより、ゲッター１０の取り付け量が増加する分、前記空間１４の内部をより確実に且つ長期間に渡って高い真空状態に保つことができる。
【００４３】
次に、第１実施例に係る赤外線センサ１の製造方法について説明する。図２及び図３は、赤外線センサ１の製造方法を説明するための説明図であって、図２は大気中における工程を、図３は真空封止装置内における工程をそれぞれ示した図である。赤外線センサ１の製造に際しては、まず、大気中において、図２Ａに示す透過部材取付工程を行う。すなわち、基板３の表側面４に、その窓部２を塞ぐようにしてレンズ５を配置し、レンズ５の縁部をはんだ付け等することによって基板３に固定する。次に、大気中において、図２Ｂに示すセンサチップ取付工程を行う。すなわち、センサチップ７を、その検出面１２を窓部２の側に向けるようにして基板３の裏側面６に配置する。そして、検出面１２に突出して設けられた複数のはんだバンプ１３を、基板３の裏側面６に設けられた電極端子（不図示）に対してそれぞれはんだ付け等することにより、センサチップ７を基板３に固定する。尚、透過部材取付工程とセンサチップ取付工程とは、本実施例に限られず任意の順序で行うことができる。
【００４４】
次に、真空封止装置内において、図には示さないゲッター活性化工程を行う。すなわち、キャップ８の内側面９に設けられたゲッター１０を、３００℃以上に加熱することにより活性化させる。次に、真空封止装置内において、図３に示すキャップ取付工程を行う。すなわち、ゲッター１０を取り付けたキャップ８を、センサチップ７を覆うようにして基板３の裏側面６に配置し、その開口縁部をはんだ付け等することにより基板３に固定する。これにより、赤外線センサ１が完成する。
【００４５】
次に、第１実施例に係る赤外線センサ１の製造方法の作用効果について説明する。上述の通り、本赤外線センサ１の製造方法では、大気中において透過部材取付工程とセンサチップ取付工程とを行った後、真空封止装置内においてゲッター活性化工程とキャップ取付工程とを行う。従って、大気中においてセンサチップ取付工程を行った後、真空封止装置内においてゲッター活性化工程とキャップ取付工程と透過部材取付工程とを行う従来の赤外線センサ７０の製造方法と比較すると、透過部材取付工程を大気中において行う分、真空封止装置内における組み立て工程が３つの工程から２つの工程に減少する。このように、複雑な作業を要する真空封止装置内での作業が簡略化することにより、赤外線センサ１の生産性を向上させることができる。また、レンズ５をキャップ８ではなく基板３に取り付けるので、キャップ８の内側面９に取り付けたゲッター１０を活性化させる際に、レンズ５自体やその表面に被覆された反射防止コーティング材といった耐熱性の低い部材が、３００℃以上の高温に曝されることがない。
【００４６】
次に、本発明の第２実施例に係る赤外線センサ２０の構成について説明する。図４は、第２実施例に係る赤外線センサ２０を示す概略縦断面図である。本赤外線センサ２０は、第１実施例に係る赤外線センサ１と比較すると、ゲッター２１の構成が異なっている。それ以外の構成については第１実施例と同じであるため、図４では図１と同じ符号を付し、その説明を省略する。本実施例に係るゲッター２１は、金属板上に成膜された厚膜ゲッターであって、キャップ８の内側面９を構成する底面１６に取り付けられている。尚、ゲッター２１の取付位置は、キャップ８の内側面９を構成する側面１５や、或いは基板３の裏側面６であってもよい。このようにゲッター２１として厚膜ゲッターを採用すれば、従来公知のＹＡＧ溶接やスポット溶接によってゲッター２１をキャップ８や基板３に対して容易に固定することができるという利点がある。
【００４７】
次に、本発明の第３実施例に係る赤外線センサ３０の構成について説明する。図５は、第３実施例に係る赤外線センサ３０を示す概略縦断面図である。本赤外線センサ３０も、第１実施例に係る赤外線センサ１と比較すると、ゲッター３１の構成が異なっている。それ以外の構成については第１実施例と同じであるため、図５では図１と同じ符号を付し、その説明を省略する。本実施例に係るゲッター３１は、第２実施例と同様に厚膜ゲッターであって、その長手方向両端部に、キャップ８を貫通した左右一対の貫通電極３２がそれぞれ接続されている。このようなゲッター３１の構成によれば、各貫通電極３２の間に電圧を印加してゲッター３１に通電すれば、ゲッター３１が加熱されてそのガス吸着能力が最大限に発揮されるという利点がある。
【００４８】
次に、本発明の第４実施例に係る赤外線センサ４０の構成について説明する。図６は、第４実施例に係る赤外線センサ４０を示す概略縦断面図である。本赤外線センサ４０は、第１実施例に係る赤外線センサ１と比較すると、レンズ５の基板３への取付構造が異なっている。それ以外の構成については第１実施例と同じであるため、図６では図１と同じ符号を付し、その説明を省略する。本実施例に係るレンズ５は、はんだ付け等によって中間板４１に固定され、この中間板４１がはんだ付け等によって基板３の表側面４に固定されている。ここで、中間板４１は、その熱膨張率がレンズ５より大きく基板３より小さいものである。このように、中間板４１を介してレンズ５を基板３に取り付けたことにより、赤外線センサ４０の製造工程において高温条件下に置かれた場合でも、レンズ５と基板３の熱膨張率の違いによって、レンズ５の基板３への固定箇所に不具合が生じにくい。
【００４９】
次に、本発明の第５実施例に係る赤外線センサ５０の構成について説明する。図７は、第５実施例に係る赤外線センサ５０を示す概略縦断面図である。本赤外線センサ５０は、第１実施例に係る赤外線センサ１と比較すると、センサチップ７の基板３への取付構造が異なっている。それ以外の構成については第１実施例と同じであるため、図７では図１と同じ符号を付し、その説明を省略する。本実施例に係るセンサチップ７は、その一方の面が赤外線を検出可能な検出面１２として構成される点は第１実施例と同じであるが、検出面１２に第１実施例のようなはんだバンプ１３は設けられていない。そして、このセンサチップ７は、検出面１２と逆側の面５１が、はんだ付けや接着剤によって配線板５２に固定されている。この配線板５２は、所定の配線（不図示）が形成されたものであって、その縁部には、はんだ材からなる球状の電極であるはんだバンプ５３が複数個突出して設けられている。このように構成される配線板５２は、センサチップ７の検出面１２を窓部２の側に向けた状態で、各はんだバンプ５３が、基板３の裏側面６に設けられた電極端子（不図示）に対してそれぞれはんだ付けされている。更に、センサチップ７の検出面１２に設けられた電極端子５４と、配線板５２に設けられた電極端子５５とが、配線ワイヤ５６によって電気的に接続されている。このようなセンサチップ７の基板３への取付構造によれば、第１実施例のようにセンサチップ７にはんだバンプ１３が設けられていなくても、センサチップ７を電気的に接続した状態で基板３に取り付けることができる。
【００５０】
次に、本発明の第６実施例に係る赤外線センサ６０の構成について説明する。図８は、第６実施例に係る赤外線センサ６０を示す概略縦断面図である。本赤外線センサ６０は、第１実施例に係る赤外線センサ１と比較すると、センサチップ７の基板３への取付構造が異なっている。それ以外の構成については第１実施例と同じであるため、図８では図１と同じ符号を付し、その説明を省略する。本実施例に係るセンサチップ７も、その一方の面が赤外線を検出可能な検出面１２として構成される点は第１実施例と同じであるが、検出面１２に第１実施例のようなはんだバンプ１３は設けられていない。そして、このセンサチップ７は、検出面１２の縁部が、はんだ付けや接着剤によって基板３の裏側面６に固定されている。そして、センサチップ７の検出面１２に設けられた電極端子６１と、基板３に設けられた電極端子６２とが、配線ワイヤ６３によって電気的に接続されている。このようなセンサチップ７の基板３への取付構造によれば、第１実施例のセンサチップ７のようにはんだバンプ１３が設けられていなくても、センサチップ７を電気的に接続した状態で基板３に取り付けることができる。更に、第５実施例のように配線板５２を介することなく、センサチップ７を直接基板３に固定するので、部品点数が増加することもない。
【００５１】
次に、本発明の第７実施例に係る赤外線センサ７０の構成について説明する。図９は、第７実施例に係る赤外線センサ７０を示す概略縦断面図である。本赤外線センサ７０は、第１実施例に係る赤外線センサ１と比較すると、キャップ７１及びゲッター７２の構成が異なっている。それ以外の構成については第１実施例と同じであるため、図９では図１と同じ符号を付し、その説明を省略する。本実施例に係るキャップ７１は、その内側面７３を構成する底面７４に複数の凹凸７５が形成され、各凹凸７５の表面を全て覆うようにしてゲッター７２が蒸着されている。このような構成によれば、キャップ７１の内側面７３の表面積が増加するので、ゲッター７２取付用の領域をより広く確保することができる。これにより、ゲッター７２の取り付け量が増加する分、前記空間１４の内部をより確実に且つ長期間に渡って高い真空状態に保つことができる。尚、図に詳細は示さないが、キャップ７１の内側面７３を構成する側面７６にも、凹凸７５を形成することが可能である。
【００５２】
次に、本発明の第８実施例に係る赤外線センサ８０の構成について説明する。図１０は、第８実施例に係る赤外線センサ８０を示す概略縦断面図である。本赤外線センサ８０は、第１実施例に係る赤外線センサ１と比較すると、ゲッター８１の構成が異なっている。それ以外の構成については第１実施例と同じであるため、図１０では図１と同じ符号を付し、その説明を省略する。本実施例に係るゲッター８１は、キャップ８の内側面９だけでなく、センサチップ７の裏側面８２すなわち検出面１２と逆側の面にも蒸着されている。このような構成によれば、センサチップ７の裏側面８２に蒸着する分だけゲッター８１の取り付け量が増加するので、前記空間１４の内部をより確実に且つ長期間に渡って高い真空状態に保つことができる。
【００５３】
次に、第２〜第８実施例に係る赤外線センサ２０〜８０の作用効果について説明する。上述のように構成される第２〜第８実施例に係る赤外線センサ２０〜８０によれば、第１実施例に係る赤外線センサ１と同様の作用効果が得られる。但し、図６に示す第４実施例に係る赤外線センサ４０は、第１実施例とは異なりレンズ５が基板３に直接固定されないため、また図７に示す第５実施例に係る赤外線センサ５０は、第１実施例とは異なりセンサチップ７が基板３に直接固定されないため、レンズ５をセンサチップ７に対して正確に位置決めすることができるという効果はそれぞれ奏さない。
【００５４】
次に、第２〜第８実施例に係る赤外線センサ２０〜８０の製造方法、及びその作用効果について説明する。第２〜第８実施例に係る赤外センサ２０〜８０の製造方法は、第１実施例に係る赤外線センサ１の製造方法と比較すると、構成の違いに応じて各工程の作業に差異があるものの、大気中においてレンズ５を基板３に取り付ける透過部材取付工程を行い、大気中においてセンサチップ７を基板３に取り付けるセンサチップ取付工程を行い、真空封止装置内においてゲッター１０を活性化させるゲッター活性化工程を行い、真空封止装置内においてキャップ８を基板３に取り付けるキャップ取付工程を行う点については共通している。従って、第２〜第８実施例に係る赤外線センサ２０〜８０の製造方法によれば、第１実施例に係る赤外線センサ１の製造方法と同様に、複雑な作業を要する真空封止装置内での作業が簡略化することにより、赤外線センサ２０〜８０の生産性を向上させることができる。また、レンズ５が基板３に取り付けられるので、ゲッター１０を活性化させる際に、レンズ５自体やその表面に被覆された反射防止コーティング材が高温に曝されることがない。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明に係る赤外線センサ及びその製造方法は、赤外線を検出可能なセンサチップが真空封止され、センサチップを覆うキャップの内側面にゲッターが設けられた赤外線センサに適用可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１  赤外線センサ
２  窓部
３  基板
５  レンズ（透過部材）
７  センサチップ
８  キャップ
９  内側面
１０  ゲッター
１２  検出面
１３，５３  はんだバンプ
１４  空間
４１  中間板
５２  配線板
５６，６３  配線ワイヤ
７５  凹凸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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