(57)【要約】【課題】赤外線検出素子の熱絶縁のための空間部が簡単に形成でき、薄型で且つ小型でローコストな赤外線検出器を提供することにある。【解決手段】赤外線検出器Ａは、焦電素子Ｘ、ｉＣ１６，チップ状電子部品１７を実装した回路ブロック３をステム１及びキャップ２からなる容器内部に収容している。回路ブロック３は、上部の樹脂層１０の上面に凹凸形状部を一体に形成して凸部位で焦電素子Ｘの両側を夫々支持する支持受け部を、凹部位で前焦電素子Ｘの検知部下方に熱絶縁層用の空間部となる凹部１１を夫々構成し、凹凸形状部の下方の第２の樹脂層８には、回路基板７の上面に実装されたＩＣ１６を一体埋設する構成となっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤外線検出素子、電子部品、ＩＣを実装した回路ブロックをパッケージ用容器内部に収容する赤外線検出器であって、
前記回路ブロックは、樹脂層上面に凹凸形状部を一体に形成して凸部位で前記赤外線検出素子の両側を夫々支持する支持受け部を、凹部位で前記赤外線検出素子の下方に熱絶縁層用の空間部を夫々構成し、回路部を構成する配線パターンが形成された第１の基板に実装されたＩＣや電子部品のような電子回路素子を前記凹凸形状部の下方の前記樹脂層内に一体埋設していることを特徴とする赤外線検出器。
【請求項２】
前記樹脂層が無機フィラーを混合した熱硬化性樹脂を硬化させた樹脂層であることを特徴とする請求項１記載の赤外線検出器。
【請求項３】
前記樹脂層が上面に前記凹凸形状部を形成した第１の樹脂層と、前記電子回路素子を一体埋設した前記第２の樹脂層とからなり、前記第１，第２の樹脂層間に特定電位若しくはグランド電位をもつシールド層を設けていることを特徴とする請求項１又は２記載の赤外線検出器。
【請求項４】
前記シールド層は、熱硬化性樹脂からなる第２の基板に形成されていることを特徴とする請求項３記載の赤外線検出器。
【請求項５】
前記第２の基板は、熱硬化性樹脂からなり、前記第１の樹脂層と、前記第２の樹脂層と、該第２の樹脂層に内蔵される前記電子回路素子を実装した前記第１の基板とを加熱プレスして前記回路ブロックを形成する際に、前記第１、２の樹脂層の間に配置されて前記加熱プレスによって第１，２の樹脂層と一体化されていることを特徴とする請求項４記載の赤外線検出器。
【請求項６】
前記シールド層は、前記第２の樹脂層の上面に形成した銅箔の層により形成されていることを特徴とする請求項３記載の赤外線検出器。
【請求項７】
前記銅箔の層は、前記第２の樹脂層に前記電子回路素子を内蔵させるように加熱プレスによって前記第１の基板を一体化する際に、前記第２の樹脂層上に一体化されたもので、前記第１の樹脂層を加熱プレスによって前記第２の樹脂層上に一体化して前記回路ブロックを形成する際に、前記第１の樹脂層と第２の樹脂層との間に介在することを特徴とする請求項６記載の赤外線検出器。
【請求項８】
前記赤外線検出素子、前記シールド層、前記第２の樹脂層に一体埋設している電子回路素子を接続している回路パターンを第１，第２の樹脂層を貫通する貫通孔からなるスルーホールで接合していることを特徴とする請求項２乃至７の何れかの１項記載の赤外線検出器。
【請求項９】
前記樹脂層に一体埋設する電子回路素子がＩＣだけであることを特徴とする請求項１乃至８の何れか記載の赤外線検出器。
【請求項１０】
前記樹脂層に一体埋設する電子回路素子がチップ形状の電子部品だけであることを特徴とする請求項１乃至８の何れかの１項記載の赤外線検出器。
【請求項１１】
前記容器は、器台と該器台上に被着されるキャップとで構成され、前記器台の上面にスペーサーを介して前記回路ブロックを搭載するとともに、該回路ブロックの下面に形成したランドと、前記器台の上面に突出させた端子ピンの上端とを電気的に接合していることを特徴とする請求項１乃至１０の何れかの１項記載の赤外線検出器。
【請求項１２】
前記スペーサは、前記端子ピンと前記回路ブロックとの接合部位との間に位置する前記端子ピン部位を上下方向に通すための挿通部を前記スペーサの外周面に開口させて設けていることを特徴とする請求項１１記載の赤外線検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は人体等から放射される赤外線を赤外線検出素子で検出するようにした赤外線検出器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、人体を赤外線の変化量で検出する赤外線検出素子には、焦電素子と呼ばれるものが多く使用されている。このような焦電素子を用いた赤外線検出器は、防犯用の進入検知の他、照明などの負荷制御用として使われている。この赤外線検出器としては例えば図１２に示すように人体の動作により発生した赤外線を、レンズ１００により焦電素子Ｘの受光部に集光させ、赤外線の変化に応じて発生する焦電素子Ｘの分極による信号を電流電圧変換回路１０２で電圧信号に変換した後、バンドパスアンプ１０３で所定の周波数帯域を選択的に増幅し、予め閾値を設定しているウィンドコンパレータ１０４から”Ｈ”，”Ｌ”レベルの検出信号を出力するタイプのものがあり、このウィンドコンパレータ１０４から出力される検出信号が負荷制御に用いられるのである。
【０００３】
ところで、従来の赤外線検出器には図１３（ａ）に示すように焦電素子Ｘの両端部を回路基板１０４上に設けた電子回路素子からなる凸状支持部１０５、１０５間に橋渡すように固定して回路基板１０４から焦電素子Ｘを浮かして焦電素子Ｘの受光面と背方の回路基板１０４との間に熱絶縁用の空間Ｙを設け、焦電素子Ｘが赤外線を受光したときに赤外線のエネルギが逃げないようにし、焦電素子Ｘの感度を高めているものがある。そして焦電素子Ｘの電荷は非常に微小なため、非常に大きな増幅をしなければならず、その影響で、焦電素子Ｘの出力にわずかでもノイズが入ると、後段のバンドパスアンプ１０３でノイズも増幅され、本来の信号とノイズとの区別が困難となる。そこで図１３（ａ）に示すように金属製のキャップ（ＣＡＮ）１０６と、ステム１０７からなる容器の中に焦電素子Ｘ及び回路基板１０４を封止してシールドを図ったパッケージ構造によって、外来ノイズを遮断している（例えば特許文献１）。尚図１３（ａ）中１０８は出力端子、１０９はキャップ１０５の赤外線通過窓で、この赤外線通過窓１０９には所定の周波数域の赤外線のみを通過させるバンドパス型の光学フィルタ１１０が装着されている。
【０００４】
ところで、特許文献１に開示されているパッケージ構造の赤外線検出器は、内部にインピーダンス変換回路のみであるため、図１３（ｂ）のような構成をとっており、プリント板１１１上に図１３（ｂ）に示すキャップ１０６とステム１０７からなる容器内に焦電素子Ｘを収納した赤外線検出器のほか、レンズ１１２、更にコンデンサや抵抗、ＩＣのチップなどの外付け電子回路素子１１３が実装され、上述の光学フィルタやウィンドウコンパレータ、更にはタイマ、出力アンプが付加されて用いられるのが一般的である。
【０００５】
一方、図１４（ａ）〜（ｃ）に示すように樹脂成型品で製作される３次元回路ブロック（ＭＩＤ基板）２００に、焦電素子Ｘとバンドパスアンプやとウィンドウコンパレータを構成する電子回路素子２０１を実装し、キャップ１０６とステム１０７からなる容器内に収納して封止することにより、小型化を図った赤外線検出器が提供されている（例えば特許文献２）。この赤外線検出器に用いる３次元回路ブロック２００は、表立面と裏立面とを形成した縦方向に起立する縦長のブロックとなっており、立面には電子回路素子２０１を実装し、上部には焦電素子Ｘの熱絶縁をとるための空間を作る凹部２０２を一体形成し、凹部２０２の両端間に焦電素子Ｘを橋渡ししてある。
【特許文献１】特開平５−３３２８２９号公報（図１、段落番号００１５〜１００６）
【特許文献２】特許第３２１１０７４号公報（図６〜図１３及び段落番号００１８〜００２１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の特許文献１に開示されているような赤外線検出器の場合、焦電素子Ｘが赤外線を受けたときに赤外線エネルギが逃げないようにするために焦電素子Ｘの受光面を回路基板１０４より浮かす支持部１０５を設けているが、この支持部１０５が回路基板１０４とは別部品であるため、別途部品実装工程が必要となりコストアップの要因となっていた。また別部品として支持部１０５を設ける場合、取り付け誤差により支持部１０５の高さが変わり、焦電素子Ｘの熱絶縁の効果にばらつきが発生するなどの問題があった。また特許文献１の赤外線検出器の場合、図１２のような外付け回路部が必要で、そのため電子回路部品１１３を大きなプリント基板１１１に実装する構成であるため回路規模が非常に大きくなるという問題があり、昨今の小型化・薄型化の要請には答えられないという問題があり、また回路部品が外付けになると電磁ノイズの影響を受けやすくなり、ノイズ環境が悪いところでは、誤動作の要因となっていた。これを防ぐために、外付け回路部に大きなシールド板を取り付けることが必要となるという問題もあった。
【０００７】
一方特許文献２に開示されている赤外線検出器のように３次元回路ブロック２００を用いたものは、特許文献１に開示されている赤外線検出器の問題点を或る程度解決できる。
【０００８】
すなわち３次元回路ブロック２００に直接焦電素子Ｘを浮かす凹部２０２を形成するためため、部品点数削減や低コスト化が可能となり、また電子回路素子２０１を金属製のキャップとステムからなる容器に収納するＣＡＮパッケージとすることで、小型化が可能となる上に、バンドパスアンプやウィンドコンパレータをＩＣ化することで回路部を小型化することも可能である。また焦電素子Ｘとバンドパスアンプの入力部までの距離を短くすることができるため、プリント基板による外付け部品で増幅する方法より外来ノイズが入りにくくなり、ノイズに強い構成となる。更に焦電素子Ｘと回路部全体を金属製キャップとステムからなる容器内に収納してシールドすることにより、外来ノイズに非常に強い構成が実現できるという利点がある。
【０００９】
しかしながら、この特許文献２に開示されている赤外検出器では、３次元回路ブロック２００が縦長で起立して表立面と裏立面とを形成した回路部に電子部品やＩＣを実装しているため、パッケージが縦長になるのは避けられない。
【００１０】
そのため、この特許文献２に開示されている赤外線検出器を取り付ける機器の厚みに制限が発生し薄型化が困難になるなど、更なる小型化、薄型化の要請には応えられなかった。また３次元回路ブロック２００を小型化して全体の大きさを小さくしようとした場合、更に以下の２つの問題が発生する。
【００１１】
まずその１つ目は、実装スペースの不足の問題がある。つまり上述の３次元回路ブロック２００では、従長で起立して表立面と裏立面とを形成した部分を回路スペースとしてとることができるが、３次元回路ブロック２００を単純に小型化すると、回路部品を実装するスペースが確保できなくなり、小型化が実現できない点である。
【００１２】
２つ目は、焦電素子Ｘの出力と増幅された後段出力の距離が近くなることに起因する問題である。つまり焦電素子Ｘの電荷の変化は非常に微弱なため、後段の回路では、フェムトアンペアレベルの電流変化を数百ミリボルトレベルに増幅している。そのため、最終段出力農地の僅かな信号でも焦電素子Ｘに影響を及ぼさないように、焦電素子Ｘと最終段出力と十分離すことが必要である。しかしこの距離が１ｍｍ程度になると、焦電素子Ｘと最終出力段との容量結合により、発振現象や周波数特性の劣化などの現象が発生するという問題が生じる。
【００１３】
また、同様の問題は、焦電素子と電源端子との間でも生じる。すなわち、電源端子においては、供給される電圧の他に、商用電源からの重畳ノイズや携帯電話からの輻射ノイズなどの外来（外乱）ノイズも乗ってくる。従って、焦電素子と電源端子とが近接すると、焦電素子と電源端子との容量結合による問題が生じる可能性がある。
【００１４】
本発明は、上述の点に鑑みて為されたものであって、その目的とするところは赤外線検出素子の熱絶縁のための空間部が簡単に形成でき、薄型で且つ小型でローコストな赤外線検出器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上述の目的を達成するために、請求項１の発明では、赤外線検出素子、電子部品、ＩＣを実装した回路ブロックをパッケージ用容器内部に収容する赤外線検出器であって、
前記回路ブロックは、樹脂層上面に凹凸形状部を一体に形成して凸部位で前記赤外線検出素子の両側を夫々支持する支持受け部を、凹部位で前記赤外線検出素子の下方に熱絶縁層用の空間部を夫々構成し、回路部を構成する配線パターンが形成された第１の基板に実装されたＩＣやチップ形状の電子部品のような電子回路素子を前記凹凸形状部の下方の前記樹脂層内に一体埋設していることを特徴とする。
【００１６】
請求項１の発明によれば、回路ブロックと赤外線検出素子の熱絶縁層を形成する空間部を第１の樹脂層で簡単に一体形成することができ、またＩＣや電子部品等の電子回路構成素子を第２の樹脂層に一体成形によって埋設することで、立設方向の小型化の障害となっていた電子回路素子を実装するためのスペース（実装面積）の確保が可能となり、ローコストで大幅な薄型で且つ小型化が図れ、しかも電子回路素子を実装する第１の基板として、微細なファインピッチの回路を一般の回路基板の形成方法で形成できるプリント基板や薄い銅箔を使用した基板を用いることができ、その上樹脂層及び基板を含めた回路ブロックをプレスによって容易に製造可能な多層基板構造とすることができる。
【００１７】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、前記樹脂層が無機フィラーを混合した熱硬化性樹脂を硬化させた樹脂層であることを特徴とする。
【００１８】
請求項２の発明によれば流動性の良い熱硬化性樹脂を用いることで、一体埋設する電子回路素子周りへ充填性が良く、また湿度などに対する吸水性が低い性質がある熱硬化性樹脂の樹脂層内に電子回路素子を一体埋設するため、該電子回路素子への湿度の影響を低減でき、更に無機フィラーを充填しているため樹脂層の線膨張率が小さく、凹凸形状部の機械的特性が安定する。
【００１９】
請求項３の発明では、請求項１又は２の発明において、前記樹脂層が上面に前記凹凸形状部を形成した第１の樹脂層と、前記電子回路素子を一体埋設した前記第２の樹脂層とからなり、前記第１，第２の樹脂層間に特定電位若しくはグランド電位をもつシールド層を設けていることを特徴とする。
【００２０】
請求項３の発明によれば、第１の樹脂層の上面の支持受け部により支持されて実装される赤外線検出素子と、シールド層を挟んで下部の回路部とは電気的に容量結合しない構造をとることができ、非常に高感度で安定した出力を得ることができる。
【００２１】
請求項４の発明では、請求項３の発明において、前記シールド層は、熱硬化性樹脂からなる第２の基板に形成されていることを特徴とする。
【００２２】
請求項４の発明によれば、シールド層が熱硬化性樹脂からなる第２の基板に形成されるため、第１，第２の樹脂層に一体化して配設することができる。
【００２３】
請求項５の発明では、請求項４の発明において、前記第２の基板は、前記第１の樹脂層と、前記第２の樹脂層と、該第２の樹脂層に内蔵される前記電子回路素子を実装した前記第１の基板とを加熱プレスして前記回路ブロックを形成する際に、前記第１、２の樹脂層の間に配置されて前記加熱プレスによって第１，２の樹脂層と一体化されていることを特徴とする。
【００２４】
請求項５の発明によれば、加熱プレスで回路ブロックの第１，第２の樹脂層を一体形成する際に、シールド層の第２の基板も同時に形成することができ、そのため工程数が減って、低コスト化が図れる。
【００２５】
請求項６の発明では、請求項３の発明において、前記シールド層は、前記第２の樹脂層の上面に形成した銅箔の層により形成されていることを特徴とする。
【００２６】
請求項６の発明によれば、シールド層を銅箔で構成することで、その厚みを極薄とすることができ、そのため回路ブロックの薄型化が図れる。
【００２７】
請求項７の発明では、請求項６の発明において、前記銅箔の層は、前記第２の樹脂層に前記電子回路素子を内蔵させるように加熱プレスによって前記第１の基板を一体化する際に、前記第２の樹脂層上に一体化されたもので、前記第１の樹脂層を加熱プレスによって前記第２の樹脂層上に一体化して前記回路ブロックを形成する際に、前記第１の樹脂層と第２の樹脂層との間に介在することを特徴とする。
【００２８】
請求項７の発明によれば、加熱プレスで回路ブロックの第１，第２の樹脂層を一体形成する際に、シールド層の銅箔の層を第１の樹脂層と第２の樹脂層との間に介在させることができ、回路ブロックの形成のための工数の削減が図れ、低コスト化が図れる
請求項８の発明では、請求項１乃７の何れか１項の発明において、前記赤外線検出素子、前記シールド層、前記第２の樹脂層に一体埋設している電子回路素子を接続している回路パターンを第１，第２の樹脂層を貫通する貫通孔からなるスルーホールで接合していることを特徴とする。
【００２９】
請求項８の発明によれば、工程が簡単で低コストな貫通孔からなるスルーホールにより層間の電気的接合が行える。
【００３０】
請求項９の発明では、請求項１乃至８の何れか１項の発明において、前記樹脂層に一体埋設する電子回路素子がＩＣだけであることを特徴とする。
【００３１】
請求項９の発明によれば、ＩＣとチップ状電子部品の実装する面を分けることが可能となり、そのためこれら電子回路素子の実装工程における課題対策が不必要となり、工程が簡単となる。またチップ状電子部品の厚みより非常に薄いＩＣを一体埋設することで回路ブロック全体の厚みを薄くすることができる。
【００３２】
請求項１０の発明では、請求項１乃至８の何れか１項の発明において、前記樹脂層に一体埋設する電子回路素子がチップ形状の電子部品だけであることを特徴とする。
【００３３】
請求項１０の発明によれば、請求項９の発明と同様に実装工程上の利点があるとともに、フリップチップ実装するＩＣの接続に比べ半田で接続されて接続強度が高いチップ状電子部品を樹脂層に一体埋設するので、一体埋設時の応力を受けても実装部が剥がれ難く、また一体埋設をする際に不良が発生しでも、ＩＣに比べてチップ状電子部品のコストが安いので、ロス費が削減できる。
【００３４】
請求項１１の発明では、請求項１乃至１０の何れか１項の発明において、前記容器は、器台と該器台上に被着されるキャップとで構成され、前記器台の上面にスペーサを介して前記回路ブロックを搭載するとともに、該回路ブロックの下面に形成したランドと、前記器台の上面に突出させた端子ピンの上端とを電気的に接合していることを特徴とする。
【００３５】
請求項１１の発明によれば、回路ブロックを簡単な構成で器台の接続ピンに接合できる。
【００３６】
請求項１２の発明では、請求項１１の発明において、前記スペーサは、前記端子ピンと前記回路ブロックとの接合部位との間に位置する前記端子ピン部位を上下方向に通すための挿通部を前記スペーサの外周面に開口させて設けていることを特徴とする。
【００３７】
請求項１２の発明によれば、スペーサの挿通部を通した接続ピンの上端を接合した状態を、挿通部の開口から目視することができ、そのためキャップを被せる前に目視検査を行って、製造工程の管理を可能とし、歩留まり向上などによるコスト低減が図れる。
【発明の効果】
【００３８】
本発明は、回路ブロックと赤外線検出素子の熱絶縁層を形成する空間部を第１の樹脂層で簡単に一体形成することができ、またＩＣや電子部品等の電子回路構成素子を第２の樹脂層に一体成形によって埋設することで、立設方向の小型化の障害となっていた電子回路素子を実装するためのスペース（実装面積）の確保が可能となり、ローコストで大幅な薄型で且つ小型化が図れ、しかも電子回路素子を実装する基板として、微細なファインピッチの回路を一般の回路基板の形成方法で形成できるプリント基板や、薄い銅箔を使用する基板を用いることができ、その上樹脂層及び基板を含めた回路ブロックをプレスによって容易に製造可能な多層基板構造とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下本発明の赤外線検出器を実施形態により説明する。
（実施形態１）
本実施形態の赤外線検出器Ａは、図１（ａ）、（ｂ）に示すように円盤状の金属製の器台たるステム１と、金属製のキャップ２とからなるＣＡＮパッケージ用の容器内に赤外線検出素子たる焦電素子Ｘ等を実装した回路ブロック３を収納して構成されたものである。
【００４０】
ステム１は中央部を周辺部より一段上方へ突出させて回路ブロック３の搭載部１ａを形成し、キャップ２は下部が開口し、天井部の中央には特定の周波数域の赤外線だけをキャップ８内に入射させるバンドパス型の光学フィルタ４を装着した矩形の赤外線通過窓５を開口しており、回路ブロック３を絶縁材からなるスペーサ６を介して搭載するステム１の搭載部１ａの周辺の環状段部１ｂ上にキャップ２の下端周縁に突出形成した鍔部２ｂを載せて固定することでキャップ２はステム１上に被着され、一体埋設する回路ブロック３を封止するとともに電磁シールドを行うようになっている。
【００４１】
回路ブロック３は、ガラスエポキシ等から形成された第１の基板である回路基板７と、この回路基板７上に配置形成される第２の樹脂層体８と、この樹脂層体８上に配置されるガラスエポキシ等から形成された第２の基板９と、この基板９上に配置形成される第１の樹脂層体１０とからなる多層構造の基板ユニットから構成され、第１，第２の樹脂層体１０，８は後述する工法を用いて基板７，９に一体的に積層されるように形成される。
【００４２】
樹脂層体１０は図２（ｂ）に示すように中央部に形成した長孔からなる凹部１１と、この凹部１１の周辺上面とで回路ブロック３の上部を凹凸形状部とするもので、凹部１１は焦電素子Ｘの検知部を空中に浮かすことによって熱絶縁をとるための空間部を構成し、また凹部１１の両側上面部位が焦電素子Ｘの両側を支える支持受け部を構成する。この支持受け部には焦電素子Ｘの両側の電極を接合するランド１２、１２を設けている。
【００４３】
尚樹脂層体１０の上面に焦電素子Ｘの両側を支える凸状の支持受け部を形成して樹脂層体１０の上面を凹凸形状とし、凸状の支持受け部間の空間部（凹部）により焦電素子Ｘの検知部を熱絶縁する空気層を形成しても良い。
【００４４】
このような凹凸形状の凹部１１で焦電素子Ｘの検知部（受光面）を下側の基板９との間に空間部を形成して熱絶縁のための空気層を確保し、それにより非常に感度の高い測定が可能になる。尚各ランド１２は夫々に一端が接続されている各回路パターン１３により樹脂層体８の上下面に貫通し、内面にスルーホールメッキを施したスルーホール１４に電気的に接続されている。
【００４５】
基板９は、焦電素子Ｘの出力と後段の増幅部（バンドパスアンプ）との容量結合などによる発振現象を防ぐための金属箔（例えば銅箔）により形成したシールド層１５を図２（ｃ）に示すようにガラスエポキシ基板の上面（又は下面若しくは両面）に形成している。尚後述するように銅箔や金属板層のみでシールド層１５を形成しても勿論良い。また一般にシールド層の電位はグランド電位に設定されるが、何らかの特定の電位を保つものであれば、シールドの機能を果たすのでどちらでも構わない。また焦電素子Ｘの出力を増幅部（バンドパスアンプ）で余り大きく増幅しない場合は、容量結合などによる発振現象が起こりにくいため、このシールド層１５が不要となり、図示例の場合には基板９を省略することができる。
【００４６】
最下層となる回路基板７は上面が図２（ｄ）に示すようにバンドパスアンプやウィンドウコンパレータを構成するＩＣ１６を実装する面で、下面が図２（ｅ）に示すようにチップ状電子部品１７を実装する面となり、夫々の面にはこれら電子回路素子を接続することで赤外線検出器として必要な回路部を構成するための回路パターンを形成しており、チップ状電子部品１７はリフロー半田により回路パターンに接続実装され、ＩＣ１６はフリップチップにより回路パターンに実装されている。一般にフリップ実装のラインアンドスペースは１００μｍ以下であり、ガラスエポキシ基板のファインピッチ加工を行う。この回路パターンは単に薄い銅箔により形成されても良い。この加工はリードフレームによる回路形成では困難である。
【００４７】
尚図１（ｃ）は回路パターンを省略して図示している
さて上述のようにＩＣ１６とチップ状電子部品１７の実装する面を分けることにより、次のような実装工程上の効果を得ている。つまりＩＣ１６の接続をフリップチップで行い、チップ状電子部品１７の接続をリフロー半田で行う場合、フリップチップとチップ状電子部品１７とを同一面に混在させると、接続工程が同一基板面で２回発生することになる。このため、ＩＣ１６を実装した後チップ状電子部品１７を基板面に載せて半田を塗布する際にスクリーン印刷ができない等の問題が発生する。逆にチップ状電子部品１７を実装した後、ＩＣ１６を実装する場合にはＩＣ１６の取り付け治具がチップ状電子部品１７のためにうまく入らなかったり、チップ状電子部品１７を接続する半田１８等の影響で、基板上のＩＣ１６の接続用ランドが汚染されるという問題がある。これに対して本実施形態の回路基板７のように、ＩＣ１６を実装する面と、チップ状電子部品１７の実装する面とを分けることで、実装工程における上述の問題に対する対策が不必要となり、工程が簡単になるという効果がある。尚実装するＩＣ１６としてフリップチップ実装のようなベアチップを直接回路基板７に接合するもの以外に、モールドパッケージされたＱＦＰなどの形態のＩＣ１６を用いて回路基板７に実装されものでも良い。
【００４８】
回路基板７の上部と基板９との間に配置形成される樹脂層体８は回路基板７の上面側に実装されたＩＣ１６を一体成形により埋設することで多層基板ユニット構造である回路ブロック３全体の薄型化が図れることになる。尚回路基板７に実装するＩＣ１６の厚みをチップ状電子部品１７の厚みより非常に薄いものを用いれば、ＩＣ１６を一体埋設する樹脂層体８の厚みを薄くすることができ、結果回路ブロック３全体の一層の薄型化が図れる。
【００４９】
上述のように構成される回路基板７，樹脂層体８，基板９，樹脂層体１０が積層されて多層の基板ユニットとなって回路ブロック３が構成されることになり、焦電素子Ｘの出力は上述のスルーホール１４を介して基板９のスルーホール１４、樹脂層体８のスルーホール１４、更に回路基板７のスルーホール１４を介してＩＣ１６及び電子部品１７から構成される回路部に電気的に接続され、またシールド層１７が所定の電位部位（例えばグランド電位）に接続されることになる。尚スルーホールの代わりに層間の接続を、貫通孔に導電ペースト（導電性接着剤）を充填して接続するようにしても良いが、各層にビアによる孔をあけて導電ペーストを孔に充填して、更に次の層を重ねていくことで多層基板を作る工法では、工程が複雑になることと、張り合わせ時の精度が必要なため、低コスト化に不向きであり、それを改善するため貫通孔によるスルーホール１４を用いると一回の孔あけ加工のみで層間接続が可能でり、簡単な工法で各層を接続することができる。
【００５０】
次に、上述した多層基板ユニット構造の回路ブロック３を形成するプロセスについて、図３に基づいて簡単に説明する。
【００５１】
まず図３（ａ）に示すように予め上面にＩＣ１６を実装した回路基板７と、予めシールド層１５を形成した基板９とを準備し、回路基板７と基板９との間に、Ｂステージ状態のエポキシ樹脂材にシリカ（ＳｉＯ２）のような無機フィラーを高充填（例えば８５ｗｔ％）し、高い伸びと引張強度をもち、常温では強靱性があって破れ難いシート状の樹脂材２０を例えば３枚を回路基板７上に重ね、またその樹脂材２０上に基板９を重ね、更にこの基板９の上に上述の樹脂材２０を２枚重ねた状態でプレスの金型内に投入し、この投入した状態で真空引きしながら加熱（例えば１００℃）して樹脂材２０…を熱溶解させ、一定時間加圧（例えば３Ｍｐａ）する。これにより回路基板７上のＩＣ１６の凹凸及びその下部の隙間に溶解樹脂が流れ込むことになる。そしてその後所定の温度（例えば１７５℃）で昇温して完全硬化させる。この硬化によって回路基板７上ではＩＣ１６を一体埋設した樹脂層体８が回路基板７と一体となって形成され、また樹脂層体８の上部ではこの樹脂層体８と最上層で硬化形成された樹脂層体１０との間で基板９が挟まれるようにして図３（ｂ）に示すように一体化されることになる。また金型により樹脂層体１０には凹部１１が同時に形成される。このようにして基板９、樹脂層体８、回路基板７の一体化後、ルータで各層を貫通するスルーホール１４を形成する。
【００５２】
次に図３（ｃ）に示すように樹脂層体１０の上面にランド１２及び回路パターン１３を一般的な無電解メッキにより形成するとともにスルーホール１４に層間接続用のメッキを施し、このメッキ後、一般的なパターニング方法でエッチングをすることで、最下層の回路基板７下面の回路パターンや樹脂層体１０のランド１２や回路パターン１３を形成することで、電子部品１６及び焦電素子Ｘを実装する前の回路ブロック３の基板ユニットが図３（ｄ）に示すように完成することになる。
【００５３】
尚熱硬化性樹脂としてはフェノール樹脂、シアネート樹脂などで良く、また無機フィラーとしては、シリカ以外に酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、窒化ホウ素（ＢＮ）等を１種類若しくは２種類以上混合しても良い。
【００５４】
以上のようにして形成した樹脂層体１０の凹部１１の両側のランド１２，１２間に焦電素子Ｘを橋渡して電気的に接続することで回路ブロック３が完成することになり、ステム１の搭載部１ａ上にスペーサ６を介して回路ブロック３を搭載するのである。尚回路ブロック３とスペーサ６との間やスペーサ６と搭載部１ａとの間は接着剤で固定する。
【００５５】
ここで本実施形態の容器をキャップ２とで構成するステム１は３本脚の接続ピン１９…と、これら接続ピン１９…を図６で示すように貫通させて保持した金属製（ＳＰＣ，コバールなど）のベース部とで構成されており、回路ブロック３の回路基板７は下面にステム１の接続ピン１９…と接続するランド１２’…を設け、これらランド１２’…を端子ピン１９に対して銀ペースト若しくは半田などの導電材２１で接合している。回路基板７は下面に電子部品１７を実装しているので、電子部品１７がステム１の搭載部１ａに接触するのを防止するためのスペーサ６を回路ブロック３の下面とステム１の搭載部１ａの上面との間に介在させて距離を設ける構成としている。勿論回路基板７の下面に電子部品１６を実装しない場合にはスペーサ６は不要となる。
【００５６】
ところで、スペーサ６は、図４（ａ）、（ｃ）に示すように周部に、ステム１から突出し、ランド１２’に至る接続ピン１９…の部位を夫々上下方向に通す３つの挿通部６ａを設けてある。これら挿通部６ａはスペーサ６の周部の外面が開口しており、この開口によって、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、スペーサ６を介して回路ブロック３をステム１上に搭載し、回路基板７の下面のランド１２’に、スペーサ６の挿通部６ａを通した接続ピン１９…の上端を導電材２１で接合した状態を、挿通部６ａの側面開口から目視することを可能としている。つまり製造時に後述するキャップ２を被せる前に目視検査を行って、製造工程の管理を可能とし、歩留まり向上などによるコスト低減が図れるようにしている。
【００５７】
而して焦電素子Ｘが搭載された回路ブロック３とステム１を接合固定した後、光学フィルタ５を赤外線通過窓４に装着した金属製のキャップ２の鍔部２ａをステム１の環状段部１ｂ上に載置した状態で溶接することで、キャップ２とステム１とからなる容器内を封止して気密構造とし、図６に示すような断面構造の所望の赤外線検出器Ａが完成することになる。尚図６中２２は接続ピン１９をステム１から絶縁するためのガラス等からなる絶縁材である
尚ＣＡＮパッケージ構造とすることで、外来ノイズに対して高いシールド効果をもたせることができることと、気密構造のため湿度など進入を防ぎ、高い耐環境性を確保することができる。光学フィルタ４は、上述したように特定の波長域の赤外線のみを通過させるもので、外乱光の影響を低減する効果がある。尚人体検知の場合、おおよそ４μｍ以上の波長の光を通し、それより低い赤外線をカットするようにコーティングを施す。
【００５８】
以上のように構成されることで本実施形態の赤外線検出器Ａは、薄型且つ小型で、信頼性の高いものとなる。また基板９のシールド層１５により焦電素子Ｘの出力と増幅された後段出力の距離が近くなることに起因する容量結合の問題を解消できる。つまり焦電素子Ｘの下部層に、特定電位若しくはグランド電位をもつシールド層１５を設けることで、焦電素子Ｘとその下部との回路部との容量結合を遮断し、これにより非常に精度の高い測定が可能になる。特に電源供給部に乗ってくる商用電源からの重畳ノイズや携帯電話からの輻射ノイズ等の外来（外乱）ノイズの影響を、容量結合による発振現象や周波数特性の劣化などの現象を発生させることなく、防ぐことができることになる。
【００５９】
尚、本実施形態の赤外線検出器Ａの回路部の構成は基本的には図１２の回路と同じであるが、図１２におけるバンドパスアンプ１０２で増幅した出力をそのまま出すようにしても良く、この場合は、焦電素子Ｘの出力の変化をアナログ信号で見ることができるため、後段のコンパレータで閾値を何段にも持つような用途やアナログ信号そのもので制御を行う用途などの場合、効果的である。
【００６０】
また図７に示すように板状の樹脂層体１０を形成する代わりに焦電素子Ｘを支える支持部分となる凸部２３だけを上述の樹脂で形成して、焦電素子Ｘの検知部と基板９上面との間に熱絶縁用の空間部を形成して高感度化を図っても良い。尚凸部２３の上面にランド１２，回路パターン１３、スルーホール１４を形成する。
【００６１】
本実施形態では赤外線検出素子として焦電素子Ｘを用いているが、ボロメータやサーモパイル等の赤外線検出素子を用いても勿論よい。
【００６２】
図８はサーミス型のセンシングエレメントを用いた赤外線検出素子Ｘ’の例を示しており、この赤外線検出素子Ｘ’は、ベース２５上に、下部電極２６ａ、下部電極２６ａ上に形成したアモルファスシリコン膜からなる抵抗体層２６ｂと、抵抗体層２６ｂ上に形成された上部電極２５ｃとからなる赤外線検出部２６を設けるとともに、この赤外線検出部２６上に表面を受光面とする赤外線吸収層２７を設けて構成されるもので、樹脂層体１０の表面に形成した凹部７上に焦電素子Ｘの場合と同様に実装されて使用される。尚２８ａ、２８ｂはパッド、２９ａ、２９ｂは金属配線である。
（実施形態２）
上述の実施形態１では樹脂層体８にＩＣ１６を一体埋設しているが、本実施形態ではＩＣ１６を図９（ａ）、（ｂ）に示すように回路基板７の下面にＩＣ１６を実装し、上面、つまり樹脂層体８側にチップ状の電子部品１７を実装して、電子部品１７を樹脂層体８内に一体埋設するようにしたものである。
【００６３】
その他の構成は実施形態１と同じあるので、同じ構成要素に同じ符号を付して説明は省略する。
【００６４】
而して本実施形態の構成では、チップ状の電子部品１７とＩＣ１６を実装する面を分ける利点は実施形態１と同じであるが、フリップチップなどを用いるＩＣ１６の接続に比べ、チップ状の電子部品１７は半田１８で接続されるため、接続強度が高く、樹脂層体８に一体成形により埋設する際に応力を受けても実装部が剥がれにくいという利点がある。また部品を埋設する際に不良が発生しても、ＩＣ１６に比べてチップ状の電子部品１７のコストは安いため、ロス費が削減できるという利点がある。
【００６５】
尚同一面にＩＣ１６と、チップ状電子部品１７を実装する際の課題が解決できる場合には、両者を樹脂層体８に一体埋設するようにしても勿論良く、実施形態１，２に特に限定されるものではない。
（実施形態３）
実施形態１，２は、銅箔からなるシールド層１５を設けた基板９を用いているが、本実施形態は銅箔のみでシールド層１５を構成することで回路ブロック３の薄型化を図った点で実施形態１，２と相違する。
【００６６】
本実施形態での回路ブロック３を図１０に示す製造プロセスにより説明する。
【００６７】
まず、図１０（ａ）に示すように予め上面にＩＣ１６を実装した回路基板７の上に、Ｂステージ状態のエポキシ樹脂材にシリカ（ＳｉＯ２）のような無機フィラーを高充填（例えば８５ｗｔ％）し、高い伸びと引張強度を持ち、常温では強靱性があって破れ難いシート状の３枚の樹脂材２０と、銅箔２４ａとを重ね、更にこの基板９の上に上述の樹脂材２０を２枚重ねた状態でプレスの金型内に投入し、この投入した状態で真空引きしながら加熱（例えば１００℃）して樹脂材２０…を熱溶解させ、一定時間加圧（例えば３Ｍｐａ）する。これにより回路基板７上のＩＣ１６の凹凸及びその下部の隙間に溶解樹脂が流れ込むことになる。そしてその後所定の温度（例えば１７５℃）で昇温して完全硬化させる。この硬化によって回路基板７上ではＩＣ１６を一体埋設した樹脂層体８が回路基板７と一体となって形成されるとともに、樹脂層体８の上面部に銅箔１５’が一体化する（図１０（ｂ））。
【００６８】
この後図１０（ｃ）において、銅箔２４ａを所定形状にパターニングしてシールド層１５を形成する。このパターニング後、図１０（ｄ）に示すように銅箔２４ａ上に上述と同じ樹脂材２０を２枚と、銅箔２４ｂとを重ねて上述と同様に加熱プレスして樹脂層体８に銅箔２４ａを介して樹脂層体１０を一体化するとともに該樹脂層体１０の上面に銅箔２４ｂを一体化する。
【００６９】
この際、図１０（ｅ）に示すように金型により樹脂層体１０の上面中央部に凹部１１を形成する。この工程後、ルータで各層を貫通するスルーホール１４を形成するとともに銅箔２４ｂ及び回路基板７の下面の銅箔を所定の形状にパターニングし、ランド１２や回路パターン１３等を形成する。
【００７０】
このパターニング後回路基板７の下面側の回路パターンにチップ状電子部品１７を半田１８等で接合すれば図１０（ｆ）に示すように回路ブロック３が得られることになる。
【００７１】
本実施形態の回路ブロック１によればシールド層１５を単体の銅箔のみで形成しているので、回路ブロック１は実施形態１，２に比して薄型化が図れる。因みに実施形態１，２に用いる基板９を用いてシールド層１５を形成する場合には、厚みが数百μｍ以上となるのに対して銅箔のみであれば１０μｍ程度となり、その分薄型化が可能となる。
【００７２】
尚回路ブロック１以外の構成は実施形態１或いは２と同じであるので、図示及び説明は省略する。
（実施形態４）
上述の実施形態１〜３は、ＩＣ１６を回路基板７にフリップ実装するものであったが、本実施形態ではＩＣ１６をワイヤボンディング３１により実装したものである。
【００７３】
本実施形態の場合、実施形態３と同様に図１１（ａ）に示すように回路基板７の下面にＩＣ１６を実装し、電子部品１７を樹脂層体８に埋設して回路ブロック３を形成している。そしてステム１上に回路ブロック３を実装する際には、図１１（ｂ）に示すようにＩＣ１６を実装した面側にスペーサ６を載置してスペーサ６の中央孔６ｂにＩＣ１６を収めるとともに、スペーサ６を回路基板７に接着固定し、この接着固定後、図１１（ｃ）に示すように中央孔６ｂに樹脂３０を充填して封止し、その後接着固定したスペーサ６を介して回路ブロック３をステム１の搭載部１ａに搭載してスペーサ６を搭載部１ａに接着固定するのである。
【００７４】
尚その他の構成等は実施形態１〜実施形態３の何れの構成でも良いので、ここでは、図示及び説明を省略し、また同じ構成要素には同じ符号を付す。また樹脂層体８にＩＣ１６を埋設する場合にあっても加熱プレス時にワイヤが断線しなければ、実施形態１の構成にも採用しても勿論良い。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】（ａ）は実施形態１の斜視図、（ｂ）はキャップを外した状態の斜視図、（ｄ）は回路ブロックの一部省略せる分解斜視図である。
【図２】（ａ）は実施形態１に用いる回路ブロックの断面図、（ｂ）は実施形態１の回路ブロックに用いる第１の樹脂層体の上面図、（ｃ）は実施形態１の回路ブロックに用いる基板９の上面図、（ｄ）は実施形態１の回路ブロックに用いる回路基板の上面図，（ｅ）は実施形態１の回路ブロックに用いる回路基板の下面図である。
【図３】実施形態１に用いる回路ブロックの製造プロセスの説明図である。
【図４】（ａ）は実施形態１に用いるスペーサの斜視図、（ｂ）は実施形態１に用いるスペーサの上面図である。
【図５】（ａ）は実施形態１のステム上に回路ブロックを実装した状態の正面図、（ｂ）は実施形態１のステム上に回路ブロックを実装した状態の一部省略せる要部の拡大斜視図図である。
【図６】実施形態１の断面図である。
【図７】実施形態１に用いる回路ブロックの別の例の断面図である。
【図８】実施形態１に用いる別の赤外線検出素子を用いた例の要部の拡大断面図である。
【図９】（ａ）は実施形態２の分解斜視図、（ｂ）は実施形態２に用いる回路ブロックの断面図である。
【図１０】実施形態３に用いる回路ブロックの製造プロセスの説明図である。
【図１１】（ａ）は実施形態４に用いる回路ブロックの斜視図、（ｂ）〜（ｄ）は実施形態４に用いる回路ブロックのステムへの搭載工程説明図である。
【図１２】赤外線検出器の回路構成図である。
【図１３】（ａ）は従来例の断面図、（ｂ）は従来例の実使用時の分解斜視図である。
【図１４】（ａ）は別の従来例の３次元回路ブロックの分解斜視図、（ｂ）は別の従来例のキャップを外した状態の斜視図、（ｃ）は別の従来例の斜視図である。
【符号の説明】
【００７６】
１  ステム
２  キャップ
３  回路ブロック
４  赤外線通過窓
５  光学フィルタ
６  スペーサ
７  回路基板
８  第２の樹脂層体
９  基板
１０  第１の樹脂層体
１１  凹部
１２  ランド
１３  回路パターン
１６  ＩＣ
１７  電子部品
１９  接続ピン
Ａ    赤外線検出器
Ｘ  焦電素子
【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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【図１４】
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