(57)【要約】【課題】  パッケージ基板を要することなく、センサー基板及びＩＣ基板のハイブリッド構造をパッケージ化して、部品点数及び工数を減少させて加工時間を短縮し、小型化を図ることができる熱型電磁波検出器を提供すること。【解決手段】  熱型電磁波検出器１１は、集積回路を含む第１基板１２と、第１面１３Ａおよび第２面１３Ｂを有し、第２面に配置されるバンプ１４を介して集積回路に電気的に接続される第２基板１３と、第２基板の第１面に形成されて、バンプに電気的に接続される１以上の熱型電磁波検出素子１８と、第１基板に固定されて、熱型電磁波検出素子を封止空間２４内に封止する蓋体１９とを備える。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
集積回路を含む第１基板と、
第１面および前記第１面の裏側の第２面を有し、前記第２面に配置されるバンプを介して前記集積回路に電気的に接続される第２基板と、
前記第２基板の前記第１面に形成されて、前記バンプに電気的に接続される１以上の熱型電磁波検出素子と、
前記第１基板に固定されて、前記熱型電磁波検出素子を封止空間内に封止する蓋体と
を備えることを特徴とする熱型電磁波検出器。
【請求項２】
請求項１に記載の熱型電磁波検出器おいて、
前記第１基板は凹部を有し、前記凹部に前記第２基板が配置され、
前記蓋体は前記凹部内の空間を封止することを特徴とする熱型電磁波検出器。
【請求項３】
請求項１または２に記載の熱型電磁波検出器おいて、
前記第１基板は、
前記封止空間に臨む内表面に形成された内部電極と、
前記第１基板の厚さ方向にて前記内表面と対向する外表面に形成された外部電極と、
前記第１基板の前記厚さ方向で貫通する貫通孔と、
前記貫通孔に充填されて前記内部電極と前記外部電極とを接続する導電部材と、
をさらに有することを特徴とする熱型電磁波検出器。
【請求項４】
請求項１または２に記載の熱型電磁波検出器おいて、
前記第１基板が搭載される第３基板をさらに有し、前記第３基板は導電突部を有し、
前記第１基板は、前記封止空間に臨む内表面に形成された内部電極と、前記第１基板の厚さ方向にて対向する前記内表面と外表面との間で貫通する貫通孔とを有し、
前記第３基板の前記導電突部は、前記第１基板の前記貫通孔を挿通して前記封止空間に臨んで配置されて、前記内部電極と接続されることを特徴とする熱型電磁波検出器。
【請求項５】
請求項３または４に記載の熱型電磁波検出器おいて、
前記第１基板は、前記封止空間に臨んだ位置に、前記第２基板が実装される実装面と、前記貫通孔が開口する段差面とを有し、前記段差面と前記外表面との距離が、前記実装面と前記外表面との距離よりも短いことを特徴とする熱型電磁波検出器。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の熱型電磁波検出器において、前記封止空間は真空状態に維持されていることを特徴とする熱型電磁波検出器。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の熱型電磁波検出器において、前記蓋体は、前記熱型電磁波検出素子に向かって特定波長の電磁波を透過させる透過特性を有することを特徴とする熱型電磁波検出器。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の熱型電磁波検出器において、
前記第１基板および前記蓋体の間に挟み込まれて前記第１基板に前記蓋体を接合し、グラウンド電位に落とされる金属膜をさらに有することを特徴とする熱型電磁波検出器。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の熱型電磁波検出器において、前記熱型電磁波検出素子は焦電素子であることを特徴とする熱型電磁波検出器。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の熱型電磁波検出器と、前記熱型電磁波検出器の出力を処理する制御回路とを有することを特徴とする電子機器。
【請求項１１】
集積回路を含む第１基板と、
第１面および前記第１面の裏側の第２面を有し、前記第２面に配置されるバンプを介して前記集積回路に電気的に接続される第２基板と、
前記第２基板の前記第１面に形成されて、前記バンプに電気的に接続される１以上の熱型電磁波検出素子と、
前記第１基板に固定されて、前記熱型電磁波検出素子を封止する蓋体と、
前記集積回路に接続されて、前記集積回路の出力を処理する処理回路と、
を備えることを特徴とする電子機器。
【請求項１２】
テラヘルツ帯の電磁波を放射する電磁波源と、
集積回路を含む第１基板と、
第１面および前記第１面の裏側の第２面を有し、前記第２面に配置されるバンプを介して前記集積回路に電気的に接続される第２基板と、
前記第２基板の前記第１面に形成されて、前記バンプに電気的に接続され、テラヘルツ帯の電磁波を電気に変換する１以上の熱型電磁波検出素子と、
前記第１基板に固定されて、前記熱型電磁波検出素子を封止する蓋体と、
前記集積回路に接続されて、前記集積回路の出力を処理する処理回路と、
を備えることを特徴とするテラヘルツカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱型電磁波検出器及び電子機器並びにテラヘルツカメラ等に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱型電磁波検出器を利用した光センサーは一般に知られている。例えば特許文献１の図１に示されるように、センサー基板は集積回路（ＩＣ）基板に接合される。センサー基板の表面に熱型電磁波検出器を形成する場合、センサー基板の裏面が、ＩＣ基板の表面に向き合わせられる。センサー基板の裏面には導電材パッドが形成される。導電材パッドは、ＩＣ基板の表面に形成されたバンプが接合される。
【０００３】
特許文献１の図２６では、センサー基板とＩＣ基板のハイブリッド構造は、パッケージ基板に形成された凹部の底面に搭載される。パッケージ基板の凹部内に設けられた電極部分（ランド）は、集積回路部とワイヤーボンディングで電気的に接続される。パッケージ基板の天面にはフィルターが配置され、フィルターはパッケージ基板の凹部を塞ぐ蓋として機能する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−４７０８５号公報（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の図２６の構造によれば、凹部や電極部分が加工形成されたパッケージ基板の凹部内に、センサー基板及びＩＣ基板のハイブリッド構造を取り付けて電気的に接続する必要がある。よって、部品点数及び工数が多くなり、加工時間を多く要する。しかも、パッケージ基板の分だけ検出器の厚さが増大し、小型化を妨げている。
【０００６】
本発明の幾つかの態様は、パッケージ基板を要することなく、センサー基板及びＩＣ基板のハイブリッド構造をパッケージ化して、部品点数及び工数を減少させて加工時間を短縮し、小型化を図ることができる熱型電磁波検出器及び電子機器並びにテラヘルツカメラ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】
【０００７】
（１）本発明の一態様は、
集積回路を含む第１基板と、
第１面および前記第１面の裏側の第２面を有し、前記第２面に配置されるバンプを介して前記集積回路に電気的に接続される第２基板と、
前記第２基板の前記第１面に形成されて、前記バンプに電気的に接続される１以上の熱型電磁波検出素子と、
前記第１基板に固定されて、前記熱型電磁波検出素子を封止空間に封止する蓋体と
を備える熱型電磁波検出器に関する。
【０００８】
本発明の一態様によれば、第１基板と蓋体とで区画される領域に第２基板を封止して、熱型電磁波検出器をパッケージ化することができる。よって、特許文献１の図２６のように、封止空間を確保するためのパッケージ基板を要することがない。こうして、部品点数及び工数を減少して加工時間が短縮される。しかも、パッケージ基板を要することがないので、熱型電磁波検出器の特に高さ方向にて小型化を図ることができる。
【０００９】
（２）本発明の一態様では、前記第１基板は凹部を有し、前記凹部に前記第２基板が配置され、前記蓋体は前記凹部内の空間を封止することができる。
【００１０】
こうすると、蓋体を平坦部材として形成しても、第１基板の凹部内を封止空間として確保できる。
【００１１】
（３）本発明の一態様では、前記第１基板は、前記封止空間に臨む内表面に形成された内部電極と、前記第１基板の厚さ方向にて前記内表面と対向する外表面に形成された外部電極と、前記第１基板の前記厚さ方向で貫通する貫通孔と、前記貫通孔に充填されて前記内部電極と前記外部電極とを接続する導電部材と、をさらに有することができる。
【００１２】
このように、第１基板と蓋体とによって封止された空間に臨む内部電極は、第１基板の貫通孔に充填された導電部材により、第１基板の外表面に設けられた外部電極と接続される。第１基板がシリコンであると、導電部材はＴＳＶ（Through Si Via）となる。
【００１３】
（４）本発明の一態様では、前記第１基板が搭載される第３基板をさらに有し、前記第３基板は導電突部を有し、
前記第１基板は、前記封止空間に臨む内表面に形成された内部電極と、前記第１基板の厚さ方向にて対向する前記内表面と外表面との間で貫通する貫通孔とを有し、前記第３基板の前記導電突部は、前記第１基板の前記貫通孔を挿通して前記封止空間に臨んで配置されて、前記内部電極と接続することができる。
【００１４】
こうすると、貫通孔には導電部材を充填する必要がなく、アスペクト比が比較的大きいＴＳＶ等を用いる必要がない。よって、製造が容易となり、製造コストを低減できる。
【００１５】
（５）本発明の一態様では、前記第１基板は、前記封止空間に臨んだ位置に、前記第２基板が実装される実装面と、前記貫通孔が開口する段差面とを有し、前記段差面と前記外表面との距離を、前記実装面と前記外表面との距離よりも短くすることができる。
【００１６】
こうすると、貫通孔の長さをより短くできるので、貫通孔が形成し易くなる。さらに、貫通孔に導電部材を充填し易くなり、貫通孔に挿通される導電突部の長さを短くすることができる。
【００１７】
（６）本発明の一態様では、前記封止空間は真空状態に維持することができる。封止空間内では真空層が断熱効果を発揮する。それにより、熱型電磁波検出素子を封止空間の外部から熱分離することができる。その結果、熱型電磁波検出素子の温度変化は大きくなる。熱型電磁波検出素子は対象物の温度変化に素早く追随する。こうして熱型電磁波検出器の感度は高められる。
【００１８】
（７）本発明の一態様では、前記蓋体は、前記熱型電磁波検出素子に向かって特定波長の電磁波を透過させる透過特性を有することができる。こうして蓋体が透過フィルターとして機能することから、他の部材の追加なしに特定波長以外の電磁波の進入は阻止される。熱型電磁波検出素子は効率的に特定波長の電磁波を熱に変換することができる。
【００１９】
（８）本発明の一態様では、前記第１基板および前記蓋体の間に挟み込まれて前記第１基板に前記蓋体を接合し、グラウンド電位に落とされる金属膜をさらに有することができる。蓋体には周囲から電磁波などのノイズが乗ることがある。こういったノイズがグラウンドに逃されれば、熱型電磁波検出器の検出精度を高めることができる。
【００２０】
（９）本発明の一態様では、前記熱型電磁波検出素子は焦電素子であってもよい。熱型電磁波検出素子は例えば熱型赤外線検出素子であってもよい。
【００２１】
（１０）本発明の他の態様は、熱型電磁波検出器は電子機器に組み込まれて使用することができる。電子機器は、熱型電磁波検出器と、前記熱型電磁波検出器の出力を処理する処理回路とを有することができる。
【００２２】
（１１）本発明のさらに他の態様は、集積回路を含む第１基板と、第１面および前記第１面の裏側の第２面を有し、前記第２面に配置されるバンプを介して前記集積回路に電気的に接続される第２基板と、前記第２基板の前記第１面に形成されて、前記バンプに電気的に接続される１以上の熱型電磁波検出素子と、前記第１基板に固定されて、前記熱型電磁波検出素子を封止する蓋体と、前記集積回路に接続されて、前記集積回路の出力を処理する処理回路とを備える電子機器に関する。
【００２３】
（１２）本発明のさらに他の態様は、テラヘルツ帯の電磁波を発信する発信源と、集積回路を含む第１基板と、第１面および前記第１面の裏側の第２面を有し、前記第２面に配置されるバンプを介して前記集積回路に電気的に接続される第２基板と、前記第２基板の前記第１面に形成されて、前記バンプに電気的に接続され、テラヘルツ帯の電磁波を電気に変換する１以上の熱型電磁波検出素子と、前記第１基板に固定されて、前記熱型電磁波検出素子を封止する蓋体と、前記集積回路に接続されて、前記集積回路の出力を処理する処理回路と、を備えるテラヘルツカメラに関する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態に係る熱型電磁波検出器の一具体例すなわち光検出器パッケージを概略的に示す断面図である。
【図２】センサー基板の拡大部分平面図である。
【図３】図２の３−３線に沿った垂直断面図である。
【図４】図３とは異なるＩＣ基板を備えた光検出器パッケージの断面図である。
【図５】図３及び図４とはさらに異なるＩＣ基板を備えた光検出器パッケージの断面図である。
【図６】図３〜図５とはさらに異なるＩＣ基板及びプリント配線基板を備えた光検出器パッケージの断面図である。
【図７】光検出器パッケージを利用した電子機器の一具体例に係るテラヘルツカメラの外観を概略的に示す斜視図である。
【図８】テラヘルツカメラの構成を概略的に示すブロック図である。
【図９】光検出器パッケージを利用した電子機器の一具体例に係る赤外線カメラの構成を概略的に示すブロック図である。
【図１０】光検出器パッケージを利用した電子機器の一具体例に係るＦＡ（ファクトリーオートメーション）機器の構成を概略的に示すブロック図である。
【図１１】光検出器パッケージを利用した電子機器の一具体例に係る人感センサーが組み込まれた電気機器（家電機器）の構成を概略的に示すブロック図である。
【図１２】光検出器パッケージを利用した電子機器の一具体例に係る運転支援装置が組み込まれた車両の構成を概略的に示す車両の外観図である。
【図１３】運転支援装置の構成を概略的に示すブロック図である。
【図１４】光検出器パッケージを利用した電子機器の一具体例に係るゲーム機の外観を概略的に示す斜視図である。
【図１５】光検出器パッケージを利用した電子機器の一具体例に係るゲーム機コントローラーの構成を概略的に示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。
【００２６】
１．熱型電磁波検出器
（１）光検出器パッケージの全体構成
図１は本発明の一実施形態に係る熱型電磁波検出器の一具体例すなわち光検出器パッケージ１１を概略的に示す。光検出器パッケージ１１は集積回路（ＩＣ）基板（第１基板）１２およびセンサー基板（第２基板）１３を備える。ＩＣ基板１２は集積回路を含む。集積回路は読み出し回路を構成する。ＩＣ基板１２の裏面には例えばはんだバンプ１４が取り付けられる。ＩＣ基板１２ははんだバンプ１４でプリント配線基板１５に接合される。こうして光検出器パッケージ１１はプリント配線基板１５に実装することができる。ＩＣ基板１２はＩＣチップを構成する。センサー基板１３はセンサーチップを構成する。はんだバンプ１４に代えてその他の接続端子が用いられてもよい。
【００２７】
センサー基板１３はＩＣ基板１２の表面に受け止められる。センサー基板１３は裏面（第２面）１３ＢでＩＣ基板１２の表面に接合される。接合にあたってセンサー基板１３とＩＣ基板１２との間には導電端子すなわちバンプ１７が挟まれる。バンプ１７はＩＣ基板１２内の読み出し回路に電気的にセンサー基板１３を接続する。バンプ１７には例えば金バンプを用いることができる。金バンプは金属接合やはんだ材でＩＣ基板１２に接合することができる。その他、センサー基板１３およびＩＣ基板１２の接合には樹脂材が用いられてもよい。この場合には、金バンプとＩＣ基板１２との間で接触が維持されればよい。金バンプに代えてはんだバンプが用いられてもよい。センサー基板１３の表面（第１面）１３Ａには１以上の熱型電磁波検出素子すなわち熱型光検出素子１８が形成される。
【００２８】
ＩＣ基板１２の表面には蓋体１９が固定される。蓋体１９はＩＣ基板１２の輪郭と等しい輪郭を有することができる。ＩＣ基板１２と蓋体１９との間に後述するようにして密閉される封止空間２４が形成される。本実施形態では、ＩＣ基板１２は、ＩＣ基板１２の周縁に沿って垂直立ち上がる周壁２２を有する。周壁２２により、ＩＣ基板１２には凹部２２Ａが形成される。周壁２２は、ＩＣ基板１２と蓋体１９との間に区画される封止空間２４を形成する。
【００２９】
このように、ＩＣ基板１２と蓋体１９とで区画される封止空間２４にセンサー基板１３を封止して、光検出器パッケージ１１を形成することができる。よって、特許文献１の図８のように、封止空間を確保するためのパッケージ基板を要することがない。こうして、部品点数及び工数を減少して加工時間が短縮される。しかも、パッケージ基板を要することがないので、光検出器パッケージ１１の特に高さ方向にて、小型化を図ることができる。
【００３０】
周壁２２の上端には金属膜２３を有することができる。金属膜２３は、蓋体１９と周壁２２との間に挟み込まれて、金属接合に基づきＩＣ基板１２の周壁２２の表面に蓋体１９を接合する。その結果、ＩＣ基板１２と蓋体１９との間には気密な封止空間２４が形成される。封止空間２４は例えば真空状態に維持することができる。熱型光検出素子１８は封止空間２４内に収容される（封止される）。金属膜２３は例えばグラウンド電位に落とすことができる。この場合、金属膜２３は、プリント配線基板１５上のグラウンドパターンに導電材で接続されればよい。周壁２２は蓋体１９側に一体化されてもよい。この場合、周壁２２および蓋体１９は例えばシリコンから形成することができる。シリコンは特定波長の電磁波（例えば赤外線）の透過を許容する。蓋体１９には、例えばバンプ１４の接合時等にＩＣ基板１２の表面に垂直な方向に押圧力が加えられても破壊されない程度の強度が付与される。
【００３１】
蓋体１９の外面には透過膜（図示せず）を積層することができる。透過膜の表面には反射防止膜（図示せず）を積層することができる。透過膜には例えば亜鉛（Ｚｎ）、セレン（Ｓｅ）およびゲルマニウム（Ｇｅ）を単体または任意の組み合わせで用いることができる。これらの組み合わせ方や個々の膜厚は波長透過特性に応じて決定することができる。また同時に任意の波長光に対する反射防止効果を持たせることができる。反射防止膜には例えばダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）を用いることができる。
【００３２】
封止空間２４に接する蓋体１９の内面にも透過膜（図示せず）を形成することができる。内側の透過膜も前述と同様の材料にて形成できる。２つの透過膜の組み合わせに応じて波長透過特性を設定することもできる。こうして蓋体１９は透過フィルターとして機能させることができる。
【００３３】
（２）センサー基板
図２はセンサー基板１３の拡大部分平面図を示す。センサー基板１３の表面には複数行複数列の熱型光検出素子１８が配置される。すなわち、熱型光検出素子１８のマトリクスが形成される。個々の熱型光検出素子１８は焦電型光検出素子で例えられる。熱型光検出素子１８は光吸収膜２９を備える。光吸収膜２９は、所望の光を吸収する材料から形成される。光の吸収に応じて光のエネルギーは蓄積される。ここでは、光吸収膜２９の材料には二酸化珪素（ＳｉＯ２）を用いることができる。二酸化珪素は赤外線の熱エネルギーを蓄積することができる。光吸収膜２９は焦電キャパシター３１を覆う。焦電キャパシター３１は温度変化に応じて電気信号を出力する。
【００３４】
個々の熱型光検出素子１８は個別にメンブレン３２上に設置される。メンブレン３２は二酸化珪素（ＳｉＯ２）膜、窒化シリコン（ＳｉＮ）膜および二酸化珪素（ＳｉＯ２）膜の三層構造を有する。メンブレン３２は平板形状の支持板片３３、１対の腕片３４および１対の固定片３５を備える。支持板片３３は例えば四辺形の輪郭に形成することができる。ここでは、支持板片３３は例えば正方形の輪郭を有する。腕片３４の一端は支持板片３３に１対角線上の角で連結される。腕片３４は１対角線上の角から相互に向き合う辺に沿って延びる。腕片３４の他端にはそれぞれ固定片３５が連結される。固定片３５は他方の対角線上の角に隣り合う。支持板片３３の表面に光吸収膜２９は配置される。
【００３５】
メンブレン３２の表面には１対の導電配線３６が形成される。個々の導電配線３６は固定片３５から対応の腕片３４を経て支持板片３３上で光吸収膜２９下に進入する。後述されるように、導電配線３６は光吸収膜２９下で焦電キャパシター３１に接続される。こうして導電配線３６は焦電キャパシター３１から引き出される。
【００３６】
図３に示されるように、焦電キャパシター３１は焦電体３８を備える。焦電体３８は焦電効果を発揮する誘電体から形成される。誘電体には例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）を用いることができる。焦電体３８は温度変化に応じて電気分極量の変化を生み出す。ここでは、焦電体３８は薄膜に形成される。
【００３７】
焦電キャパシター３１は下部電極３９および上部電極４１を備える。焦電体３８は下部電極３９および上部電極４１に挟み込まれる。下部電極３９はメンブレン３２の表面に形成される。下部電極３９は例えばメンブレン３２の表面から順番にイリジウム（Ｉｒ）、イリジウム酸化物（ＩｒＯｘ）および白金（Ｐｔ）の三層構造を有することができる。上部電極４１は焦電体３８の表面に形成される。上部電極４１は焦電体３８から順番に白金（Ｐｔ）、イリジウム酸化物（ＩｒＯｘ）およびイリジウム（Ｉｒ）の三層構造を有することができる。焦電体３８の焦電効果に応じて上部電極４１および下部電極３９の間に電圧の変化が生じる。こうして熱は電気信号に変換される。
【００３８】
上部電極４１には熱伝達層４２が接続される。熱伝達層４２は光吸収膜２９内で広がる。熱伝達層４２は、例えば光吸収膜２９に比べて高い熱伝導率を有する材料から形成される。こうした材料には例えばアルミニウム（Ａｌ)やチタン（Ｔｉ）といった金属や、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）や窒化チタン（ＴｉＮ）といった金属化合物を用いることができる。熱伝達層４２は、光吸収膜２９で発生する熱を効率的に焦電キャパシター３１に伝達することができる。
【００３９】
センサー基板１３の表面には全てのメンブレン３２の固定片３５ごとに柱４３が形成される。柱４３はセンサー基板１３の表面から垂直方向に十分な高さで立ち上がる。柱４３の上端にメンブレン３２の固定片３５が連結される。ここで、柱４３およびメンブレン３２は、センサー基板１３に熱型光検出素子１８を連結する構造体を構成する。このとき、メンブレン３２は固定片３５だけで支持されることから、メンブレン３２の支持板片３３および腕片３４とセンサー基板１３の表面との間には十分な厚みの空隙が形成される。この空隙の働きで熱型光検出素子１８はセンサー基板１３の表面から熱的に分離される。
【００４０】
センサー基板１３はベース基板４４および絶縁層４５を備える。ベース基板４４は基体４６と絶縁層４７とで形成される。基体４６は例えば所定の剛性を有する。基体４６には例えばシリコン基板を用いることができる。絶縁層４７は基体４６の表面に積層される。絶縁層４７は絶縁性材料の薄膜で構成することができる。絶縁性材料には例えば二酸化珪素を用いることができる。
【００４１】
ベース基板４４には貫通電極４８が形成される。貫通電極４８、４８ａはベース基板４４の表面からベース基板４４の裏面（表面の裏側）まで貫通する。貫通電極４８は導電材料から形成される。ここでは、導電材料には例えば銅を用いることができる。導電材料には銅以外の金属材料が用いられてもよい。ベース基板４４の裏面には一面に絶縁層５０を形成することができる。絶縁層５０は例えば二酸化珪素から形成することができる。絶縁層５０には貫通電極４８ごとに開口が形成される。貫通電極４８ａの下端は開口で露出する。貫通電極４８の下端には対応のバンプ１７が個別に接続される。
【００４２】
ベース基板４４の表面には熱型光検出素子１８ごとに導電材製パッド４９が配置される。導電材製パッド４９は平板形状に形成される。導電材製パッド４９はセンサー基板１３の表面に平行に広がる。導電材製パッド４９は例えば金属材料から形成される。ここでは、金属材料に例えば銅を用いることができる。金属材料には銅以外の材料が用いられてもよい。導電材製パッド４９は対応の貫通電極４８の上端に個別に連結される。
【００４３】
ベース基板４４の表面に１層または複数層の絶縁層４５が積層される。絶縁層４５は例えば二酸化珪素から形成することができる。絶縁層４５はベース基板４４の表面を覆う。構造体の柱４３は絶縁層４５に一体化することができる。下部電極３９に対応して絶縁層４５および柱４３の内部には１段または複数段の層間ビア５１が形成される。層間ビア５１の下端は導電材製パッド４９に連結される。層間ビア５１（複数段の場合には最上段の層間ビア５１）の上端は導電配線３６に接続される。接続にあたって層間ビア５１はメンブレン３２の固定片３５を貫通することができる。層間ビア５１は例えば導電材料から形成される。ここでは、導電材料に例えば銅を用いることができる。導電材料には銅以外の金属材料が用いられてもよい。導電配線３６、層間ビア５１、導電材製パッド４９および貫通電極４８は下部電極３９およびバンプ１７の間で連続する導電体を形成する。この導電体は熱型光検出素子１８および対応のバンプ１７を相互に接続する。
【００４４】
このとき、層間ビア５１は比較的に薄い絶縁層４５ごとに形成され、その結果、層間ビア５１の断面直径は比較的に小さく設定することができる。したがって、層間ビア５１は比較的に小さい熱コンダクタンス（第１熱コンダクタンス）を有することができる。その一方で、貫通電極４８はベース基板４４を貫通する。ベース基板４４には所定の剛性が付与される。したがって、ベース基板４４の厚みは絶縁層４５に比べて相当程度大きく設定される。その結果、貫通電極４８の断面直径は層間ビア５１のそれに比べて十分に大きく設定することができる。貫通電極４８、８ａは層間ビア５１の熱コンダクタンスに比べて十分に大きい熱コンダクタンス（第２熱コンダクタンス）を有することができる。
【００４５】
（３）ＩＣ基板（第１基板）
図３に示すように、ＩＣ基板１２は基体５２と絶縁層の積層体５３とで形成される。基体５２は例えば所定の剛性を有する。基体５２には例えばシリコン基板を用いることができる。絶縁層の積層体５３は基体５２の表面に積層される。絶縁層は絶縁性材料の薄膜で構成することができる。絶縁性材料には例えば二酸化珪素を用いることができる。
【００４６】
基体５２上には読み出し回路が構築される。読み出し回路の構築にあたって基体５２の表面から基体５２の内部に例えば不純物質が拡散する。こうした不純物質の拡散や酸化膜、電極、その他の形成に応じて基体５２の表面には回路構成要素５４を確立することができる。こうした回路構成要素５４には例えばＭＯＳＦＥＴ（酸化金属半導体電界効果トランジスター）が例示される。
【００４７】
積層体５３の表面にはバンプ１７ごとに端子パッド５５が形成される。端子パッド５５は導電材料から形成される。ここでは、導電材料には例えば銅といった金属材料を用いることができる。個々のバンプ１７は個別に対応の端子パッド５５に接続される。積層体５３の内部にはパターン配線５６およびビア５７が形成される。パターン配線５６およびビア５７は導電材料から形成される。パターン配線５６およびビア５７は回路構成要素５４に端子パッド５５を連結する。こうして回路構成要素５４と端子パッド５５との間に信号経路が確立される。
【００４８】
基体５２及び積層体５３には貫通電極５８Ａが形成される。そのために、ＩＣ基板１２には、基体５２及び積層体５３を厚さ方向で貫通する貫通孔５９Ａが形成される。貫通電極５８Ａは、貫通孔５９Ａに充填される導電材料から形成される。
【００４９】
ＩＣ基板１２は、積層体５３が封止空間２４に臨む内表面５３Ａに形成された内部電極５５Ａを有する。ＩＣ基板１２はさらに、ＩＣ基板１２の厚さ方向にて内表面５３Ａと対向する外表面５２Ａに形成された外部電極であるバンプ１４を有する。貫通電極５８Ａは、導電部材が貫通孔５９Ａに充填されることで、内部電極５５Ａと外部電極であるバンプ１４とを接続する。貫通電極５８Ａは内部電極５５Ａ等を通じて読み出し回路に接続される。
【００５０】
（４）ＩＣ基板（第１基板）の変形例
図４は、図３とは異なるＩＣ基板１２を示している。図４では、ＩＣ基板１２には、基体５２を厚さ方向で貫通する貫通孔５９Ｂが形成される。貫通電極５８Ｂは、貫通孔５９Ｂに充填される導電材料から形成される。この場合、貫通電極５８Ｂはシリコンの基体５２を貫通するＴＳＶにて形成できる。
【００５１】
ＩＣ基板１２は、基体５２が封止空間２４に臨む内表面５２Ｂに形成された内部電極５６Ａを有する。貫通電極５８Ｂは、導電部材が貫通孔５９Ｂに充填されることで、内部電極５６Ａと外部電極であるバンプ１４とを接続する。貫通電極５８Ｂは内部電極５６Ａ等を通じて読み出し回路に接続される。
【００５２】
ここで、図４では、ＩＣ基板１２は、封止空間２４に臨んだ位置に、センサー基板１３が実装される実装面５３Ａと、貫通孔５９Ｂが開口する段差面５２Ｂとを有する。段差面５２Ｂと外表面５２Ａとの距離は、実装面５３Ａと外表面５２Ａとの距離よりも短くできる。こうすると、図４の貫通孔５９Ｂの長さを図３の貫通孔５９Ａよりも短くできるので、貫通孔５９Ｂが形成し易くなる。さらに、貫通孔５９Ｂに導電部材を充填し易くなる。
【００５３】
図５は、図３及び図４とは異なるＩＣ基板１２を示している。図５では、ＩＣ基板１２は、ＩＣ基板１２が封止空間２４に臨む段差面５２Ｂに形成された第１内部電極５６Ａと、ＩＣ基板１２が封止空間２４に臨む実装面５３Ａに形成された第２内部電極５５Ａとを有する。
【００５４】
図５では、図４と同様に、貫通電極５８Ｂは、段差面５２Ｂにて開口する貫通孔５９Ｂに導電部材が充填されることで、第１内部電極５６Ａと外部電極であるバンプ１４とを接続する。そして、第１内部電極５６Ａと第２内部電極５５Ａとは、ワイヤーボンディング６０Ａにて接続されている。
【００５５】
図５の貫通孔５８Ｂの長さも、図３の貫通孔５９Ａよりも短くできる。その上、ワイヤーボンディング６０Ａは、高さの異なる段差面５２Ｂと実装面５３Ａとを接続するので、ワイヤーボンディング６０Ａのワイヤーが、熱型光検出素子１８を超えて上方に膨み、蓋体１９と干渉することはない。
【００５６】
（５）ＩＣ基板（第１基板）及びプリント配線基板（第３基板）の変形例
図６は、図３〜図５に示す貫通電極５８Ａ，５８Ｂを用いない変形例を示している。図６では、プリント配線基板（第３基板）１５は、基板平面より垂直上方に延びる導電突部６１を有する。
【００５７】
ＩＣ基板（第１基板）１２は、封止空間２４に臨む実装面５３Ａに形成された内部電極５５Ａと、基体５２の厚さ方向にて対向する内表面５２Ｂと外表面５２Ａとの間で貫通する貫通孔５９Ｃとを有する。
【００５８】
プリント配線基板（第３基板）１５の導電突部６１は、ＩＣ基板１２の貫通孔５９Ｃを挿通して封止空間２４に臨んで配置される。導電突部６１と内部電極５５Ａとは、例えば図５と同様にして、ワイヤーボンディング６０Ｂにて接続することができる。
【００５９】
こうすると、貫通孔５９Ｃには導電部材を充填する必要がなく、アスペクト比が比較的大きいＴＳＶ等を用いる必要がない。よって、製造が容易となり、製造コストを低減できる。また、段差面５２Ｂと外表面５２Ａとの距離は、実装面５３Ａと外表面５２Ａとの距離よりも短いので、貫通孔５９Ｃに挿通される導電突部６１の長さを短くすることができる。
【００６０】
２．電子機器
（１）テラヘルツカメラ
図７は光検出器パッケージ１１を利用した電子機器の一具体例に係るテラヘルツカメラ９３の構成を概略的に示す。テラヘルツカメラ９３は筐体９４を備える。筐体９４の正面にはスリット９５が形成されレンズ９６が装着される。スリット９５からテラヘルツ帯の電磁波が対象物に向かって照射される。こうした電磁波にはテラヘルツ波といった電波および赤外線といった光が含まれる。ここでは、テラヘルツ帯には１００ＧＨｚ〜３０ＴＨｚの周波数帯が含まれることができる。レンズ９６には対象物から反射してくるテラヘルツ帯の電磁波が取り込まれる。
【００６１】
テラヘルツカメラ９３の構成をさらに詳しく説明すると、図８に示されるように、テラヘルツカメラ９３は照射源（電磁波源）１０１を備える。照射源１０１には駆動回路１０２が接続される。駆動回路１０２は照射源１０１に所望の駆動信号を供給する。照射源１０１は駆動信号の受領に応じてテラヘルツ帯の電磁波を放射する。照射源１０１には例えばレーザー光源を用いることができる。
【００６２】
レンズ９６は光学系１０３を構成する。光学系１０３はレンズ９６のほかに光学部品を備えてもよい。レンズ９６の光軸１０４上に光検出器パッケージ１１が配置される。センサー基板１３の表面は例えば光軸１０４に直交する。光学系１０３は熱型光検出素子１８のマトリクス上に像を結像する。光検出器パッケージ１１にはアナログデジタル変換回路１０５が接続される。アナログデジタル変換回路１０５には光検出器パッケージ１１から熱型光検出素子１８の出力が順番に時系列で供給される。アナログデジタル変換回路１０５は出力のアナログ信号をデジタル信号に変換する。
【００６３】
アナログデジタル変換回路１０５には演算処理回路（処理回路）１０６が接続される。演算処理回路１０６にはアナログデジタル変換回路１０５からデジタルの画像データが供給される。演算処理回路１０６は画像データを処理し表示画面の画素ごとに画素データを生成する。演算処理回路１０６には描画処理回路１０７が接続される。描画処理回路１０７は画素データに基づき描画データを生成する。描画処理回路１０７には表示装置１０８が接続される。表示装置１０８には例えば液晶ディスプレイといったフラットパネルディスプレイを用いることができる。表示装置１０８は描画データに基づき画面上に画像を表示する。描画データは記憶装置１０９に格納されることができる。紙やプラスチック、繊維その他の物体に対する透過性、および、物質固有の吸収スペクトルに基づきテラヘルツカメラ９３は検査装置として利用されることができる。
【００６４】
その他、テラヘルツカメラ９３は物質の定性分析や定量分析に利用されることができる。こうした利用にあたって例えばレンズ９６の光軸１０４上には特定周波数のフィルターが配置されることができる。フィルターは特定波長以外の電磁波を遮断する。したがって、特定波長の電磁波のみが光検出器パッケージ１１に到達することができる。これによって特定の物質の有無や量は検出されることができる。
【００６５】
（２）赤外線カメラ
図９は光検出器パッケージ１１を利用した電子機器の一具体例に係る赤外線カメラ１１１の構成を概略的に示す。赤外線カメラ１１１は光学系１１２を備える。光学系１１２の光軸１１３上に光検出器パッケージ１１は配置される。センサー基板１３の表面は例えば光軸１１３に直交する。光学系１１２は熱型光検出素子１８のマトリクス上に像を結像する。光検出器パッケージ１１にはアナログデジタル変換回路１１４が接続される。アナログデジタル変換回路１１４には光検出器パッケージ１１から熱型光検出素子１８の出力が順番に時系列で供給される。アナログデジタル変換回路１１４は出力のアナログ信号をデジタル信号に変換する。
【００６６】
アナログデジタル変換回路１１４には演算処理回路（処理回路）１１５が接続される。演算処理回路１１５にはアナログデジタル変換回路１１４からデジタルの画像データが供給される。演算処理回路１１５は画像データを処理し表示画面の画素ごとに画素データを生成する。演算処理回路１１５には描画処理回路１１６が接続される。描画処理回路１１６は画素データに基づき描画データを生成する。描画処理回路１１６には表示装置１１７が接続される。表示装置１１７には例えば液晶ディスプレイといったフラットパネルディスプレイを用いることができる。表示装置１１７は描画データに基づき画面上に画像を表示する。描画データは記憶装置１１８に格納されることができる。
【００６７】
赤外線カメラ１１１はサーモグラフィとして利用されることができる。この場合には赤外線カメラ１１１は表示装置１１７の画面に熱分布画像を映し出すことができる。熱分布画像の生成にあたって演算処理回路１１５では温度帯域ごとに画素の色が設定される。サーモグラフィは人体の温度分布の測定や体温そのものの測定に用いることができる。その他、サーモグラフィはＦＡ（ファクトリーオートメーション）機器に組み込まれて熱漏れや異常な温度変化の検出に用いることができる。例えば図１０に示されるように、ＦＡ機器（電子機器）１２１はＦＡ機能ユニット１２２を備える。ＦＡ機能ユニット１２２は特定の機能の実現にあたって動作する。ＦＡ機能ユニット１２２には制御回路（処理回路）１２３が接続される。制御回路１２３は加熱や加圧、機械的処理、化学的処理、その他のＦＡ機能ユニット１２２の動作を制御する。制御回路１２３には赤外線カメラ１１１、表示装置１２４およびスピーカー１２５などが接続される。赤外線カメラ１１１は撮像範囲内でＦＡ機能ユニット１２２を撮像する。制御回路１２３は、撮像範囲内で異常な高温や温度変化を検出すると、ＦＡ機能ユニット１２２に向けて動作停止信号を出力したり、表示装置１２４やスピーカー１２５に向けて警告信号を出力したりすることができる。異常な高温や温度変化の検出にあたって制御回路１２３は例えばメモリ（図示されず）内に基準温度分布データを保持する。基準温度分布データは平常時の撮像範囲内の温度分布を特定する。制御回路１２３は基準温度分布データの熱分布にリアルタイムの熱分布画像を照らし合わせることができる。その他、サーモグラフィは物体と周囲との温度差に基づき物体の検出に用いることができる。
【００６８】
赤外線カメラ１１１はナイトビジョンすなわち暗視カメラとして利用されることができる。この場合には赤外線カメラ１１１は表示装置１１７に例えば暗闇での画像を映し出すことができる。暗視カメラは、例えばセキュリティ機器の一具体例としての監視カメラや、人感センサー、運転支援装置その他に利用されることができる。人感センサーは、エスカレーターや照明器具、空気調和機、テレビといった電気機器（家電機器）のオンオフ制御、その他の制御に用いることができる。例えば図１１に示されるように、電気機器１２６は機能ユニット１２７を備える。機能ユニット１２７は特定の機能の実現にあたって機械的動作や電気的動作を実施する。機能ユニット１２７には人感センサー１２８が接続される。人感センサー１２８は赤外線カメラ１１１を備える。赤外線カメラ１１１は監視範囲内で撮像を実施する。赤外線カメラ１１１には判定回路１２９が接続される。判定回路１２９は熱分布画像に基づき人の存在または不存在を判定する。判定にあたって判定回路１２９は画像内で特定温度域（例えば体温の温度域の塊）の動きを検出する。判定回路１２９は人の存在または不存在を特定する判定信号を機能ユニット１２７に供給する。機能ユニット１２７は判定信号の受領に応じてオンオフ制御されることができる。例えば図１２に示されるように、運転支援装置（電子機器）１３１は赤外線カメラ１１１およびヘッドアップディスプレイ１３２を備える。赤外線カメラ１１１は例えば車両１３３のフロントノーズ１３４に取り付けられる。赤外線カメラ１１１は、車両１３３から前方に広がる撮像範囲を撮像する位置に配置される。ヘッドアップディスプレイ１３２は例えばフロントウインドウ１３５の運転席側に配置される。ヘッドアップディスプレイ１３２には赤外線カメラ１１１の画像が映し出されることができる。ヘッドアップディスプレイ１３２の画面では例えば撮像範囲で捕捉される歩行者の像は強調されることができる。図１３に示されるように、赤外線カメラ１１１およびヘッドアップディスプレイ１３２には処理回路１３６が接続される。処理回路１３６には車速センサー１３７、ヨーレートセンサー１３８およびブレーキセンサー１３９が接続される。車速センサー１３７は車両１３３の走行速度を検出する。ヨーレートセンサー１３８は車両１３３のヨーレートを検出する。ブレーキセンサー１３９はブレーキペダルの操作の有無を検出する。処理回路１３６は車両１３３の走行状態に応じて特定の歩行者を選別する。処理回路１３６は車両１３３の走行速度、ヨーレートおよびブレーキの踏み具合に応じて車両１３３の走行状態を特定する。処理回路１３６はスピーカー１４１から例えば音声に基づき運転者の注意を促してもよい。
【００６９】
（３）ゲーム機コントローラー
図１４は光検出器パッケージ１１を利用した電子機器の一具体例に係るゲーム機１４２の構成を概略的に示す。ゲーム機１４２はゲーム機本体１４３、表示装置１４４およびコントローラー（電子機器）１４５を備える。表示装置１４４は例えば有線でゲーム機本体１４３に接続される。ゲーム機本体１４３の動作は表示装置１４４の画面に映し出される。プレーヤーＧはコントローラー１４５を用いてゲーム機本体１４３の動作を操作することができる。こうした操作の実現にあたってコントローラー１４５には例えば１対のＬＥＤモジュール１４６から赤外線が照射される。ＬＥＤモジュール１４６は例えば表示装置１４４の画面の周囲でベゼルに取り付けることができる。
【００７０】
図１５に示されるように、コントローラー１４５には光検出器パッケージ１１が組み込まれる。光検出器パッケージ１１には赤外線フィルター１４７および光学系（例えばレンズ）１４８が組み合わせられてもよい。光検出器パッケージ１１はＬＥＤモジュール１４６から放射される赤外線を受光することができる。光検出器パッケージ１１には画像処理回路１４９が接続される。画像処理回路１４９は予め決められた画面内でＬＥＤモジュール１４６の赤外線スポットを画像化する。画像処理回路１４９には演算処理回路１５１が接続される。演算処理回路１５１は赤外線スポット情報を生成する。この赤外線スポット情報では、予め決められた画面内で赤外線スポットの位置および大きさが特定される。赤外線スポットの位置はＬＥＤモジュール１４６の位置に対応する。赤外線スポットの大きさはＬＥＤモジュール１４６との距離に対応する。演算処理回路１５１には無線モジュール１５２が接続される。赤外線スポット情報は無線モジュール１５２からゲーム機本体１４３に送り込まれる。ここでは、演算処理回路１５１に操作スイッチ１５３や加速度センサー１５４が接続される。操作スイッチ１５３の操作信号や加速度センサー１５４の加速度情報は無線モジュール１５２からゲーム機本体１４３に供給される。ゲーム機本体１４３は無線モジュール１５５で操作信号や赤外線スポット情報、加速度情報を受信する。ゲーム機本体１４３内のプロセッサー１５６は、操作信号に基づき操作スイッチ１５３の動作を特定し、赤外線スポット情報および加速度情報に基づきコントローラー１４５の動きを特定する。こうして操作スイッチ１５３の動作やコントローラー１４５の動きに応じてゲーム機本体１４３は制御されることができる。ＬＥＤモジュール１４６はプロセッサー１５６に接続されることができる。プロセッサー１５６はＬＥＤモジュールの動作を制御することができる。
【００７１】
なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。したがって、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれる。例えば、明細書または図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語とともに記載された用語は、明細書または図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また、光検出器パッケージ１１や熱型光検出素子１８、テラヘルツカメラ９３、赤外線カメラ１１１、ＦＡ機器１２１、電気機器、家電機器、人感センサー１２８、ゲーム機１４２、ゲーム機コントローラー１４５等の構成および動作も本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【００７２】
１１  熱型電磁波検出器（光検出器パッケージ）、１２  第１基板（集積回路基板）、１３  第２基板（センサー基板）、１３Ａ  第１面、１３Ｂ  第２面、１４  外部電極（バンプ）、１５  プリント配線基板（第３基板）、１７  バンプ、１８  熱型電磁波検出素子（熱型光検出素子）、１９  蓋体、２２Ａ  凹部、２３  金属膜、２４  封止空間、５２Ａ  外表面、５２Ｂ  段差面（内表面）、５３Ａ  実装面（内表面）、５５Ａ，５６Ａ  内部電極、５８Ａ，５８Ｂ  貫通電極、５９Ａ〜５９Ｃ  貫通孔、９３  電子機器およびテラヘルツカメラ、１０１  電磁波源（照射源）、１０６  処理回路（演算処理回路）、１１１  電子機器（赤外線カメラ）、１１５  処理回路（演算処理回路）、１２１  電子機器（ファクトリーオートメーション機器）、１２３  処理回路（制御回路）、１２６  電子機器（電気機器および家電機器）、１２９  処理回路（判定回路）、１３１  電子機器（運転支援装置）、１３６  処理回路、１４２  電子機器（ゲーム機）、１４５  電子機器（ゲーム機コントローラー）、１５１  処理回路（演算処理回路）
【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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【図１５】
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