(57)【要約】本開示における赤外線センサ（１０）の一態様は、基板（１）と、基板（１）に配置された処理回路素子（２）と、処理回路素子（２）の上方に配置された赤外線検出素子（４）と、基板（１）に配置されて赤外線検出素子（４）を覆うパッケージ（５）と、赤外線検出素子（４）と処理回路素子（２）との間であって、処理回路素子（２）と赤外線検出素子（４）とが重なっている部分に、基板（１）よりも熱伝導率の小さい断熱部（３）とを備える。
2017125973.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板に配置された処理回路素子と、
前記処理回路素子の上方に配置された赤外線検出素子と、
前記基板に配置され、前記赤外線検出素子を覆うパッケージと、
前記赤外線検出素子と前記処理回路素子との間であって、上面視において前記処理回路素子と前記赤外線検出素子とが重なっている部分に、前記基板よりも熱伝導率の小さい断熱部とを備えている、
赤外線センサ。
【請求項２】
前記断熱部は、上面視において前記赤外線検出素子の輪郭を包含している、
請求項１に記載の赤外線センサ。
【請求項３】
前記処理回路素子は、前記基板に対してバンプで接続されている、
請求項１に記載の赤外線センサ。
【請求項４】
前記赤外線検出素子と前記断熱部との間に均熱部が配置され、前記均熱部の少なくとも一部は、前記赤外線素子と前記断熱部のそれぞれと上面視において重なっている、
請求項１に記載の赤外線センサ。
【請求項５】
前記均熱部は、上面視において前記赤外線検出素子の輪郭を包含している、
請求項４に記載の赤外線センサ。
【請求項６】
前記赤外線検出素子と前記パッケージは、前記基板の第１の主面の側に配置され、
前記断熱部と前記処理回路素子は、前記基板における前記第１の主面と反対側の第２の主面の側に配置されている、
請求項１に記載の赤外線センサ。
【請求項７】
前記断熱部と前記基板との間に均熱部が配置され、前記均熱部の少なくとも一部は、前記断熱部と前記基板のそれぞれと上面視において重なっている、
請求項６に記載の赤外線センサ。
【請求項８】
前記均熱部は、上面視において前記断熱部の輪郭を包含している、
請求項７に記載の赤外線センサ。
【請求項９】
前記基板の前記第２の主面の側に配置され、内部に前記断熱部と前記処理回路素子が配置されている凹部と、
前記凹部を封止する蓋とを有する、
請求項６に記載の赤外線センサ。
【請求項１０】
基板と、
前記基板に配置された処理回路素子と、
前記処理回路素子の上方に配置された赤外線検出素子と、
前記基板に配置され、前記処理回路素子と前記赤外線検出素子とを覆うパッケージと、を備え、
前記基板は、内部に前記処理回路素子が配置される凹部を有し、
前記赤外線検出素子は、前記基板に支持されるとともに、上面視において前記凹部と重なる位置に配置され、
前記処理回路素子の実装面を基準とした前記凹部の高さは、前記実装面を基準とした前記処理回路素子の高さより高い、
赤外線センサ。
【請求項１１】
前記凹部はパッドを有し、
前記処理回路素子と前記パッドがボンディングワイヤで接続されている、
請求項１０に記載の赤外線センサ。
【請求項１２】
前記凹部は側面に段差部を有し、
前記段差部に前記パッドが配置されている、
請求項１１に記載の赤外線センサ。
【請求項１３】
前記実装面を基準とした前記段差部の高さは、前記実装面を基準とした前記処理回路素子の高さより高い、
請求項１２に記載の赤外線センサ。
【請求項１４】
前記処理回路素子と前記赤外線検出素子は、ボンディングワイヤで接続されている請求項１０に記載の赤外線センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、赤外線を検知する赤外線センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器に内蔵される赤外線検出装置として従来から用いられている赤外線センサは、例えば特許文献１〜３に開示されている。これらに開示された赤外線センサは、基板と、基板に接続されたパッケージと、パッケージに収納された処理回路素子と赤外線検出素子とを有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１２８９１３号公報
【特許文献２】特開２０１２−８００３号公報
【特許文献３】特開２０１３−２４７３９号公報
【発明の概要】
【０００４】
本開示における赤外線センサの一態様は、基板と、基板に配置された処理回路素子と、処理回路素子の上方に配置された赤外線検出素子と、基板に配置されて赤外線検出素子を覆うパッケージと、赤外線検出素子と処理回路素子との間であって、処理回路素子と赤外線検出素子とが重なっている部分に、基板よりも熱伝導率の小さい断熱部とを備える。
【０００５】
また、本開示における赤外線センサの他の態様は、基板と、基板に配置された処理回路素子と、処理回路素子の上方に配置された赤外線検出素子と、基板に配置され、処理回路素子と赤外線検出素子とを覆うパッケージとを備え、基板は、開口の内部に処理回路素子が配置されるとともに、開口の端部で赤外線検出素子を支持する凹部を有し、処理回路素子の実装面を基準とした凹部の高さが、実装面を基準とした処理回路素子の高さより高い。
【０００６】
本開示における赤外線センサは、被検出体に対する温度の測定精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、実施の形態１の赤外線センサにおけるＹ軸方向からみた断面図である。
【図２】図２は、実施の形態１の赤外線センサのキャップの内部における赤外線検出素子を含む近傍領域をＺ軸方向からみた上面図である。
【図３】図３は、実施の形態１の別の態様のキャップの内部における赤外線検出素子を含む近傍領域をＺ軸方向からみた上面図である。
【図４】図４は、実施の形態２の赤外線センサにおけるＹ軸方向からみた断面図である。
【図５】図５は、実施の形態２の赤外線センサのキャップの内部における赤外線検出素子を含む近傍領域をＺ軸方向からみた上面図である。
【図６】図６は、実施の形態３の赤外線センサにおけるＹ軸方向からみた断面図である。
【図７】図７は、実施の形態４の赤外線センサにおけるＹ軸方向からみた断面図である。
【図８】図８は、実施の形態５の赤外線センサにおけるＹ軸方向からみた断面図である。
【図９】図９は、実施の形態６の赤外線センサにおけるＹ軸方向からみた断面図である。
【図１０】図１０は、実施の形態６の赤外線センサにおけるＸ軸方向からみた断面図である。
【図１１】図１１は、実施の形態６の赤外線センサのキャップの内部における赤外線検出素子を含む近傍領域をＺ軸方向からみた上面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
上述の赤外線センサにおいて、赤外線検出素子は、赤外線を検出する複数の画素で構成されている。そして各画素は、温度により検出感度が変化する。したがって、熱源に近い画素と熱源から遠い画素とで、温度差により、出力電圧にばらつきが生じてしまう。この結果、被検出体に対する温度測定の精度を高めることが困難である。
【０００９】
以下では、本実施の形態における赤外線センサについて図面を用いて説明する。以下に説明する実施の形態は、いずれも本開示の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態に示される、数値、形状、材料、構成要素、接続形態などは、本開示を限定するものではない。
【００１０】
（実施の形態１）
以下に、実施の形態１における赤外線センサについて説明する。
【００１１】
図１は、赤外線センサ１０をＹ軸方向からみた断面図である。図２は、キャップ６の内部における赤外線センサ１０の赤外線検出素子４を含む近傍領域をＺ軸方向から見た上面図である。
【００１２】
図１に示すように、赤外線センサ１０は、基板１の第１の主面（図中における上面）１ｂを覆うパッケージ５が配置されている。パッケージ５で覆われた基板１の上面１ｂには、基板１の側から順に処理回路素子２と、断熱部３と、赤外線検出素子４とが順に積み重ねられている。また、パッケージ５で覆われた基板１の上面１ｂには、キャップ６が配置されている。キャップ６は、積み重ねられた処理回路素子２、断熱部３、赤外線検出素子４の側方を囲んでいる。キャップ６は孔６ａを有する。孔６ａは、赤外線検出素子４の上方に配置されている。
【００１３】
また、基板１には電気接続のためのパッド１ａが配置されている。処理回路素子２には電気接続のためのパッド２ａが配置されている。基板１に配置されたパッド１ａと処理回路素子２に配置されたパッド２ａは、ボンディングワイヤ７で接続されている。なお、赤外線センサ１０は、図２に示すように、赤外線検出素子４と断熱部３と処理回路素子２の中心が上面視で一致するように配置されている。これにより、赤外線センサ１０を小型化することが出来る。ただし、赤外線検出素子４の中心と断熱部３の中心と処理回路素子２の中心とが上面視において一致するという表現は、赤外線センサ１０を製造するときに生じる組み立て誤差によるズレは一致する範囲に含むものとする。
【００１４】
パッケージ５は、表面をニッケルでめっきした鉄や、ＳＵＳ等の金属材料で構成される。パッケージ５は孔５ａを有する。孔５ａは、パッケージ５における赤外線検出素子４の上方にあたる部分に配置されている。パッケージ５はレンズ５ｂを有する。レンズ５ｂは、パッケージ５に配置された孔５ａを、パッケージ５の内側から塞いでいる。基板１の上面１ｂを覆ったパッケージ５内の空間は、窒素を充填したドライ雰囲気としている。パッケージ５で覆われた空間の雰囲気はこれに限らず、例えば、真空雰囲気としてもよい。パッケージ５で覆われた空間を真空雰囲気とする場合、残留ガスなどを吸着するゲッタを内部に配置すればよい。ゲッタの材料としては、例えば、ジルコニウムの合金やチタンの合金等からなる非蒸発ゲッタを採用すればよい。
【００１５】
レンズ５ｂは、半導体材料からなる非球面レンズを用いている。レンズ５ｂを非球面レンズとすることで、レンズ５ｂの開口径（ＮＡ）が大きい場合でもレンズ５ｂを短焦点でかつ収差を小さく出来る。したがって、レンズ５ｂの短焦点化によりパッケージ５の薄型化を実現している。
【００１６】
キャップ６は、表面をニッケルでめっきした鉄や、ＳＵＳ等の材料により形成されている。キャップ６は、赤外線検出素子４と処理回路素子２の側方を囲むことにより、赤外線検出素子4に対する輻射ノイズの影響を低減することができる。さらに、キャップ６は、異物による検出精度の低下を防止することができる。
【００１７】
赤外線検出素子４には電気接続のためのパッド４ａが配置されている、赤外線検出素子４に配置されたパッド４ａは、処理回路素子２に配置されたパッド２ａにボンディングワイヤ７で接続されている。赤外線検出素子４は、ゼーベック効果を利用して赤外線を電圧として検出するサーモパイル素子を用いている。サーモパイル素子を用いた赤外線検出素子４は、受光した赤外線を赤外線吸収膜で熱に変換する。そして、この熱により発生した温接点部の温度変化を直列に多数個接続した熱電対により電圧として出力する。なお、赤外線検出素子４をサーモパイル素子として説明したが、例えば、赤外線検出素子４として焦電素子等を用いてもよい。
【００１８】
処理回路素子２の回路構成は、赤外線検出素子４の種類などに応じて適宜設計すればよい。例えば、赤外線検出素子４を制御する制御回路、赤外線検出素子４の出力電圧を増幅する増幅回路、複数のパッド２ａに出力された赤外線検出素子４からの出力電圧を択一的に増幅回路に入力するマルチプレクサなどを備えた回路構成としてもよい。赤外線センサ１０において、処理回路素子２の面積は赤外線検出素子４よりも大きい。
【００１９】
断熱部３は、例えば、熱伝導率が１．２Ｗ／ｍＫのガラスや、熱伝導率が０．３８Ｗ／ｍＫのガラスエポキシ材等の熱伝導率の小さい材料で形成されている。赤外線検出素子４と処理回路素子２はシリコンで形成されており、熱伝導率は１６８Ｗ／ｍＫである。基板１はセラミックで形成されており、熱伝導率は１８Ｗ／ｍＫである。このように、断熱部３は、基板１、赤外線検出素子４、処理回路素子２よりも熱伝導率が大幅に小さい。断熱部３が、赤外線検出素子４と処理回路素子２との間に配置されることにより、処理回路素子２に生じた熱が赤外線検出素子４に伝わることを抑制することができる。
【００２０】
また、図２に示すように、断熱部３の面積は、赤外線検出素子４よりも大きく設定している。そして、断熱部３の外周部分が赤外線検出素子４の輪郭を包含するように配置している。つまり、断熱部３は、赤外線検出素子４の底面を完全に覆った構成としている。このような構成とすることで、処理回路素子２から赤外線検出素子４への熱の伝導をより低減することができる。なお、処理回路素子２の上面における一部は断熱部３で覆っていない。この断熱部３で覆われていない部分には、少なくともパッド２ａが露出されている。
【００２１】
なお、上述した実施の形態１の赤外線センサ１０では、処理回路素子２のパッド２ａを露出させるため、赤外線検出素子４の輪郭が処理回路素子２の輪郭の内側としていたが、本開示は、この構成に限定されない。他の態様のキャップ６の内部における赤外線検出素子４を含む近傍領域をＺ軸方向から見た上面図を図３に示す。赤外線検出素子８は、長手方向（Ｙ軸方向）の長さが、処理回路素子２よりも長い。この結果、赤外線検出素子８の面積は、処理回路素子２の面積より大きくなっている。ただし、赤外線検出素子８の短手方向（Ｘ軸方向）の長さが処理回路素子２よりも短く、Ｘ軸方向において処理回路素子２の端部が、赤外線検出素子８の端部より外側に突出している。そして、この突出した部分にパッド２ａを配置することでボンディングワイヤ７による接続が可能となる。この場合、断熱部３は、少なくとも処理回路素子２におけるパッド２ａが露出するように配置すればよい。
【００２２】
なお、赤外線センサを構成する、基板１、赤外線検出素子４、処理回路素子２、断熱部３において、断熱部３の熱伝導率が他のものより小さいという条件を満足すれば、基板１、赤外線検出素子４、処理回路素子２、断熱部３の材料は上述した材料に限定されない。
【００２３】
（実施の形態２）
実施の形態２について図面を用いて説明する。
【００２４】
なお、実施の形態２における赤外線センサ２０の構造のうち、実施の形態１と同様の構成については、実施の形態１と同様の符号を付し、詳細な説明を省略する。また、実施の形態１と異なる構成についても、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、実施の形態１の構成と組み合わせてもよい。
【００２５】
図４は、赤外線センサ２０をＹ軸方向からみた断面図である。図５は、赤外線センサ２０のキャップ６の内部における赤外線検出素子４を含む近傍領域におけるＺ軸方向から見た上面図である。
【００２６】
図４に示すように、赤外線センサ２０は、基板１の上面１ｂを覆うパッケージ５が配置されている。パッケージ５はレンズ５ｂを有する。パッケージ５で覆われた基板１の上面１ｂには、基板１の側から順に処理回路素子２１と、断熱部３、赤外線検出素子４とが順に積み重ねられている。また、パッケージ５で覆われた基板１の上面１ｂには、キャップ６が配置されている。キャップ６は、積み重ねられた処理回路素子２１、断熱部３、赤外線検出素子４の側方を囲んでいる。キャップ６は孔６ａを有する。孔６ａは、赤外線検出素子４の上方に配置されている。
【００２７】
赤外線センサ２０において処理回路素子２１は、バンプ２２を介して基板１にフェースダウンで実装されている。なお、基板１の表面には電極が配置され、バンプ２２は電極と接続されている。このように処理回路素子２１をフェースダウン実装することで、図２に示す処理回路素子２の上面に配置されたパッド２ａが不要となる。したがって、処理回路素子２１の上面を露出させる必要がなくなり、処理回路素子２１の上面の全体を断熱部３で覆うことができる。そして、処理回路素子２１の上面の全体を断熱部３で覆うことで、処理回路素子２１から赤外線検出素子４に至る熱伝導がさらに抑制される。この結果、処理回路素子２１から赤外線検出素子４への熱ノイズの影響をさらに低減することが出来る。
【００２８】
なお、赤外線検出素子４に配置されたパッド４ａは、基板１に配置されたパッド１ａにボンディングワイヤ７で接続され、バンプ２２や内部配線等を介して処理回路素子２１と接続されている。
【００２９】
（実施の形態３）
実施の形態３について図面を用いて説明する。
【００３０】
なお、実施の形態３における赤外線センサ３０の構造のうち、実施の形態１と同様の構成については、実施の形態１と同様の符号を付し、詳細な説明を省略する。また、実施の形態１と異なる構成についても、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、実施の形態１の構成と組み合わせてもよい。
【００３１】
図６は、赤外線センサ３０をＹ軸方向からみた断面図である。
【００３２】
図６に示すように、赤外線センサ３０は、基板１の第１の主面（図中における上面）１ｂを覆うパッケージ５が配置されている。パッケージ５はレンズ５ｂを有する。パッケージ５で覆われた基板１の上面１ｂには、基板１の側から順に処理回路素子２１と、断熱部３、均熱部３１、赤外線検出素子４とが順に積み重ねられている。また、パッケージ５で覆われた基板１の上面１ｂには、キャップ６が配置されている。キャップ６は、積み重ねられた処理回路素子２１、断熱部３、均熱部３１、赤外線検出素子４の側方を囲んでいる。キャップ６は孔６ａを有する。孔６ａは、赤外線検出素子４の上方に配置されている。また、処理回路素子２に配置されたパッド２ａと基板１に配置されたパッド１ａは、ボンディングワイヤ７で接続されている。赤外線検出素子４に配置されたパッド４ａと処理回路素子２に配置されたパッド２ａは、ボンディングワイヤ７で接続されている。
【００３３】
この赤外線センサ３０において、赤外線検出素子４と断熱部３との間に配置した均熱部３１は、金属層やグラファイトシートなどの熱伝導性が高い材料で構成されている。熱伝導率が高い均熱部３１は、処理回路素子２から断熱部３を介して伝達された熱を、ＸＹ平面方向に拡散する。この結果、赤外線検出素子４の底面に伝導される熱分布が均一になる。したがって、赤外線検出素子４の検出精度を向上させることが出来る。例えば、複数の赤外線検出素子４がアレイ状に構成されている場合でも、各赤外線検出素子４に対する処理回路素子２による熱ノイズの影響を均一にすることができる。すなわち、赤外線センサ３０の検出精度をより向上させることが出来る。均熱部３１の面積は、赤外線検出素子４の面積よりも大きくすることで、均熱部３１が赤外線検出素子４の輪郭を包含している。これにより、赤外線検出素子４の底面全体を均熱部３１で覆うことが出来るため、赤外線検出素子４の熱分布をさらに均一にすることができる。
【００３４】
なお、赤外線センサ３０においてパッド１ａとパッド２ａの接続は、ボンディングワイヤ７で行っているが、本開示はこの実施の態様には限定されない。例えば、上述した実施の形態２の赤外線センサ２０のように、処理回路素子２を基板１に対してフリップチップ実装して、基板１と処理回路素子２をバンプ２２で接続してもよい。
【００３５】
（実施の形態４）
実施の形態４について図面を用いて説明する。
【００３６】
なお、実施の形態４における赤外線センサ４０の構造のうち、実施の形態１と同様の構成については、実施の形態１と同様の符号を付し、詳細な説明を省略する。また、実施の形態１と異なる構成についても、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、実施の形態１の構成と組み合わせてもよい。
【００３７】
図７は、実施の形態４の赤外線センサ４０をＹ軸方向からみた断面図である。
【００３８】
図７に示すように、赤外線センサ４０は、基板４１の第１の主面（上面）１ｂを覆うパッケージ５が配置されている。パッケージ５はレンズ５ｂを有する。パッケージ５で覆われた基板４１の上面１ｂには、赤外線検出素子４が配置されている。また、パッケージ５で覆われた基板４１の上面１ｂには、キャップ６が配置されている。キャップ６は、赤外線検出素子４の側方を囲んでいる。キャップ６は孔６ａを有する。孔６ａは、赤外線検出素子４の上方に配置されている。基板４１の第２の主面（図中における下面）１ｃには、凹部４２が配置されている。凹部４２には内部を封止する蓋４３が配置されている。蓋４３の外形は、上面視において凹部４２の開口形状と一致しており、蓋４３は凹部４２に嵌め込まれている。また、凹部４２の内部には、基板４１から下方に向かって順に均熱部４４、断熱部３、処理回路素子２が順に積み重ねられている。赤外線検出素子４に配置されたパッド４ａと基板４１に配置されたパッド１ａは、ボンディングワイヤ７で接続されている。処理回路素子２に配置されたパッド２ａと基板４１に配置されたパッド１ａはボンディングワイヤ７で接続されている。
【００３９】
赤外線センサ４０においては、赤外線検出素子４が基板４１の上面１ｂに配置され、処理回路素子２が基板４１の下面４１ａの側に配置されている。下面４１ａは、凹部４２の底面であってもよい。また、基板４１と処理回路素子２との間には断熱部３が配置されている。この構成により、処理回路素子２に生じた熱が赤外線検出素子４へ伝導することを抑制できる。
【００４０】
さらに、断熱部３と基板４１との間に配置した均熱部４４は、金属やグラファイトシートなどの熱伝導性が高い材料で構成されている。熱伝導率が高い均熱部４４は、処理回路素子２から断熱部３を介して伝達された熱を、ＸＹ平面方向に拡散する。この結果、基板４１から赤外線検出素子４の底面に伝導される熱分布が均一になる。したがって、赤外線検出素子４の検出精度を向上させることが出来る。均熱部４４の面積は、断熱部３の面積よりも大きくすることで、均熱部３１が断熱部３の輪郭を包含している。これにより、断熱部３の上面全体を均熱部４４で覆うことが出来るため、赤外線検出素子４の熱分布をさらに均一にすることができる。
【００４１】
なお、均熱部４４、断熱部３、処理回路素子２を凹部４２の内部に配置し、凹部４２の開口部分を蓋４３で封止する構造としたことで、赤外線センサ４０の実装面となる基板４１の下面１ｃを平坦面とすることができる。この結果、赤外線センサ４０の実装性が確保できる。
【００４２】
また、赤外線検出素子４は、基板４１の上面１ｂに実装されるため、製造時における赤外線検出素子４とレンズ５ｂとの間の距離や光軸合わせの精度が向上する。この結果、赤外線センサ４０の検出精度を向上させることができる。
【００４３】
（実施の形態５）
実施の形態５について図面を用いて説明する。
【００４４】
なお、実施の形態５における赤外線センサ５０の構造のうち、実施の形態１と同様の構成については、実施の形態１と同様の符号を付し、詳細な説明を省略する。また、実施の形態１と異なる構成についても、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、実施の形態１の構成と組み合わせてもよい。
【００４５】
図８は、実施の形態の５における赤外線センサ５０をＹ軸方向からみた断面図である。
【００４６】
図８に示すように、赤外線センサ５０は、基板５１の第１の主面（図中における上面）１ｂを覆うパッケージ５が配置されている。パッケージ５はレンズ５ｂを有する。基板５１の上面１ｂには、赤外線検出素子５２が配置されている。赤外線検出素子５２はパッケージ５で覆われている。基板５１には、上面１ｂに開口５３ａを有する凹部５３が配置されている。処理回路素子２は、凹部５３の内部に配置されている。また、基板５１の上面１ｂには、キャップ６が配置されている。キャップ６はパッケージ５で覆われている。また、キャップ６は、開口５３ａおよび赤外線検出素子５２の側方を囲んでいる。キャップ６は孔６ａを有する。孔６ａは、赤外線検出素子５２の上方に配置されている。赤外線検出素子５２にはパッド４ａが配置され、基板５１にはパッド１ａが配置されており、パッド１ａとパッド４ａは、ボンディングワイヤ７で接続されている。処理回路素子２にはパッド２ａが配置され、基板５１にはパッド１ａが配置され、パッド１ａとパッド２ａは、凹部５３の内部においてボンディングワイヤ７で接続されている。なお、この基板５１の上面１ｂに配置されたパッド１ａと、凹部５３に配置されたパッド１ａは、基板５１の配置される内部配線などを介して電気接続されている。このように、基板５１の上面１ｂに凹部５３を配置することで、処理回路素子２、赤外線検出素子５２、キャップ６、パッケージ５などの他の構成要素が、基板５１の上面１ｂの側だけとなる。このため、赤外線センサ５０の製造が容易となる。
【００４７】
赤外線センサ５０において、凹部５３の高さは処理回路素子２の高さより高く設定している。なお、凹部５３の高さとは、Ｚ軸方向における処理回路素子２の実装面から凹部５３の開口５３ａまでの高さを意味する。つまり、赤外線センサ５０における凹部５３の高さは、凹部５３の底面から開口５３ａまでの高さとなる。凹部５３の高さを処理回路素子２の高さより高くすることにより、処理回路素子２の上面から赤外線検出素子５２の下面との間に空隙が形成される。この空隙の熱伝導率は、パッケージ５の内部の雰囲気により決定される。パッケージ５の内部雰囲気は、上述したようにドライ雰囲気、真空雰囲気などである。例えば、ドライ雰囲気を空気の充填により構成すれば、空気の熱伝導率は２０℃で０．０２５７Ｗ／ｍＫであり、赤外線検出素子５２の熱伝導率より大幅に小さい。このように、処理回路素子２と赤外線検出素子５２の間の空隙の熱伝導率は、基板５１、処理回路素子２、赤外線検出素子５２のいずれの熱伝導率より低くなる。したがって、この処理回路素子２と赤外線検出素子５２の間の空隙は、処理回路素子２から赤外線検出素子５２に伝達される熱に対して断熱効果が得られる。つまり、処理回路素子２と赤外線検出素子５２の間の空隙は、上述した実施の形態１〜４における断熱部３と同様の作用効果を得ることができる。
【００４８】
さらに、赤外線検出素子５２と処理回路素子２の間に空隙があることで、処理回路素子２から赤外線検出素子５２に伝達する熱を均一にすることができる。つまり、上述した実施の形態における均熱部３１、４４と同様の作用効果を得ることができる。
【００４９】
なお、凹部５３の側面には段差部５３ｂが設けられている。基板５１の一部である段差部５３ｂの上面にはパッド１ａが配置されている。ボンディングワイヤ７は、処理回路素子２に配置されたパッド２ａと段差部５３ｂに配置されたパッド１ａに接続されている。なお、段差部５３ｂの高さは、処理回路素子２の高さより高く設定されている。段差部５３ｂの高さおよび処理回路素子２の高さは、処理回路素子２の実装面を基準とした高さを意味する。この構成により、パッド１ａの位置がＺ軸方向においてパッド２ａよりも高い位置となり、ボンディングワイヤ７の接続が容易となる。また、処理回路素子２に接続されたボンディングワイヤ７が赤外線検出素子５２に接触することが防止でき、この接触による赤外線検出素子５２への熱の伝導が抑制されている。
【００５０】
なお、段差部５３ｂは、凹部５３の側面の全周に設けられてもよく、また、凹部５３の側面の一部のみに設けられていてもよい。
【００５１】
（実施の形態６）
実施の形態６について図面を用いて説明する。
【００５２】
なお、実施の形態６における赤外線センサ６０の構造のうち、実施の形態５と同様の構成については、実施の形態５と同様の符号を付し、詳細な説明を省略する。また、実施の形態５と異なる構成についても、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、実施の形態５の構成と組み合わせてもよい。
【００５３】
図９は、実施の形態６の赤外線センサ６０をＹ軸方向からみた断面図である。図１０は、赤外線センサ６０をＸ軸方向からみた断面図である。図１１は、赤外線センサ６０のキャップ６の内部における赤外線検出素子６１を含む近傍領域をＺ軸方向から見た上面図である。
【００５４】
図９および図１０に示すように、赤外線センサ６０は、基板６２の第１の主面（図中における上面）１ｂを覆うパッケージ５が配置されている。パッケージ５はレンズ５ｂを有する。基板６２の上面１ｂには、赤外線検出素子６１が配置されている。赤外線検出素子６１はパッケージ５で覆われている。基板６２には、上面１ｂに開口６３ａを有する凹部６３が配置されている。処理回路素子２は、凹部６３の内部に配置されている。また、基板６２の上面１ｂには、キャップ６が配置されている。キャップ６はパッケージ５で覆われている。また、キャップ６は、開口６３ａおよび赤外線検出素子６１の側方を囲んでいる。キャップ６は孔６ａを有する。孔６ａは、赤外線検出素子６１の上方に配置されている。
【００５５】
なお、赤外線検出素子６１は、図１１に示すようにＸ軸方向が長手方向となる長方形形状である。赤外線検出素子６１の短手方向の長さは処理回路素子２より短く設定されている。この構成により、赤外線検出素子６１が処理回路素子２の上方に重なるように配置された状態であっても、上面視においてパッド１ａ、パッド２ａ、パッド４ａが露出した構造となっている。また、赤外線検出素子６１の長手方向の長さは、開口６３ａのＸ軸方向における長さより長く設定されている。赤外線検出素子６１は、長手方向における両端部分が基板６２の開口６３ａ端部に接続されており、凹部６３の上方に懸架された構造となっている。なお、赤外線検出素子６１は、基板６２に対して片端のみ支持された構造であってもよい。
【００５６】
また、図１０に示すように、処理回路素子２に配置されたパッド２ａは、基板６２の凹部６３に配置されたパッド１ａとボンディングワイヤ７で接続されている。赤外線検出素子６１に配置されたパッド４ａは、処理回路素子２に配置されたパッド２ａとボンディングワイヤ７で接続されている。赤外線検出素子６１と処理回路素子２が、ボンディングワイヤ７で直に接続されることにより、赤外線センサ６０の製造がより容易となる。
【００５７】
また、赤外線センサ６０においも、上述した赤外線センサ５０と同様に、凹部６３の高さが、処理回路素子２の高さより高く設定されている。この結果、処理回路素子２の上面と赤外線検出素子６１の下面との間に空隙が形成され、実施の形態５の赤外線センサ５０と同様に、空隙により赤外線検出素子６１に対する処理回路素子２からの熱の伝導を抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明は、赤外線センサに適用することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１，４１，５１，６２    基板
１ａ，２ａ，４ａ    パッド
１ｂ    第１の主面
１ｃ    第２の主面
２，２１    処理回路素子
３    断熱部
４，８，５２，６１    赤外線検出素子
５    パッケージ
５ｂ    レンズ
７    ボンディングワイヤ
１０，２０，３０，４０，５０，６０    赤外線センサ
２２    バンプ
３１，４４    均熱部
４２，５３，６３    凹部
４３    蓋
５３ａ，６３ａ    開口
５３ｂ    段差部
【図１】
2017125973.tif 000003
【図２】
2017125973.tif 000004
【図３】
2017125973.tif 000005
【図４】
2017125973.tif 000006
【図５】
2017125973.tif 000007
【図６】
2017125973.tif 000008
【図７】
2017125973.tif 000009
【図８】
2017125973.tif 000010
【図９】
2017125973.tif 000011
【図１０】
2017125973.tif 000012
【図１１】
2017125973.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成30年4月26日(2018.4.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
レンズ５ｂは、半導体材料からなる非球面レンズを用いている。レンズ５ｂを非球面レンズとすることで、レンズ５ｂの開口数（ＮＡ）が大きい場合でもレンズ５ｂを短焦点でかつ収差を小さく出来る。したがって、レンズ５ｂの短焦点化によりパッケージ５の薄型化を実現している。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
なお、上述した実施の形態１の赤外線センサ１０では、処理回路素子２のパッド２ａを露出させるため、赤外線検出素子４の輪郭が処理回路素子２の輪郭の内側としていたが、本開示は、この構成に限定されない。他の態様のキャップ６の内部における赤外線検出素子８を含む近傍領域をＺ軸方向から見た上面図を図３に示す。赤外線検出素子８は、長手方向（Ｙ軸方向）の長さが、処理回路素子２よりも長い。この結果、赤外線検出素子８の面積は、処理回路素子２の面積より大きくなっている。ただし、赤外線検出素子８の短手方向（Ｘ軸方向）の長さが処理回路素子２よりも短く、Ｘ軸方向において処理回路素子２の端部が、赤外線検出素子８の端部より外側に突出している。そして、この突出した部分にパッド２ａを配置することでボンディングワイヤ７による接続が可能となる。この場合、断熱部３は、少なくとも処理回路素子２におけるパッド２ａが露出するように配置すればよい。
【国際調査報告】
2017125973.tif 000014
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