(57)【要約】【課題】  赤外線検出素子を収容する誘電体多層基板とウインドウとの接合部に生じる、熱応力を緩和することを目的とする。【解決手段】  パッケージ１０内部に赤外線検出素子１を搭載し、ウインドウ２とパッケージ１０を真空中ではんだ接合して真空封止する赤外線検出器２０において、ウインドウ２の全周に面取部４０を設け、パッケージ１０を構成する誘電体多層基板３に対して、ウインドウ２の面取部４０をはんだ接合する。このようにウインドウ２に面取部４０を設けることにより、温度変化時にウインドウ２に掛かる熱応力に対し、応力を分散させる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤外線検出素子と、
上記赤外線検出素子を収容し、誘電体多層基板からなるパッケージと、
角部に金属膜の付着した面取部を有し、当該面取部に付着した金属膜が、上記誘電体多層基板上の金属膜にはんだ接合されて、上記パッケージの上面に接合されるウインドウと、
を備えた赤外線検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気密封止されたパッケージ内部に、赤外線検出素子を収容した赤外線検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
赤外線検出器は、誘電体多層基板からなるパッケージに赤外線検出素子が収容されて構成される。上記パッケージの上部には、赤外線を透過するウインドウがはんだ付けにより接合される。上記ウインドウはゲルマニウムやシリコン等の材料から成形され、誘電体基板に比べて熱膨張係数が大きいため、温度変化があった場合、熱膨張差に起因する熱応力がウインドウに作用する。この熱応力によりウインドウにクラックが発生すると、気密性が損なわれるという問題がある。
【０００３】
特許文献１に示す従来の赤外線検出器は、上記熱応力を緩和するために、鉄ニッケルコバルト合金からなるフランジをウインドウにガラス封着し、フランジを誘電体多層基板にはんだ接合している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−５４２６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に示す従来の赤外線検出器は、熱応力緩和のためフランジを設けることによって、ウインドウの径方向や厚み方向に赤外線検出器が大型化するという問題があった。また、ウインドウをフランジにガラス封着するための作業時間や製造設備等を要し、製造コストが高く付くという問題があった。
【０００６】
本発明は係る課題を解決するためになされたものであり、赤外線検出素子を収容する誘電体多層基板とウインドウとの接合部に生じる、熱応力を緩和することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による赤外線検出器は、赤外線検出素子と、上記赤外線検出素子を収容し、誘電体多層基板からなるパッケージと、角部に金属膜の付着した面取部を有し、当該面取部に付着した金属膜が、上記誘電体多層基板上の金属膜にはんだ接合されて、上記パッケージの上面に接合されるウインドウと、を備えたものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ウインドウに面取部を設けることにより、温度変化時にウインドウに掛かる熱応力に対し、応力を分散させることが可能となる。また、面取部の形成する空間により、はんだ接合部外側のはんだ厚みを厚くすることができるため、はんだにより応力を吸収することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１による赤外線検出器の構成を示す断面図である。
【図２】実施の形態１によるウインドウの接合部分を拡大した図１の部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１は、この発明に係る実施の形態１による赤外線検出器の構成を示す断面図である。図１において、実施の形態１による赤外線検出器２０は、赤外線検出素子１と、赤外線検出素子１を収容するパッケージ１０と、パッケージ１０に接合されるウインドウ２を備えて構成される。赤外線検出素子１は、１次元や２次元配列された複数の画素から構成される。
【００１１】
パッケージ１０は、誘電体多層基板３と、赤外線検出素子１を載置する金属ベース４とから構成される。誘電体多層基板３は、アルミナからなる複数の誘電体層が積層されて形成される。誘電体多層基板３は、中央部に上下を貫く穴１５が形成され、穴１５に面した壁の上縁部１６に導体端子１７が形成される。誘電体多層基板３の最上面１８は、上縁部１６と段差をなし、上縁部１６を囲んで上方に位置している。誘電体多層基板３の下部には、信号ピン５が接続されている。信号ピン５の上部は、誘電体多層基板３の内層に設けられた信号線を通じて導体端子１７に接続されている。金属ベース４は、鉄ニッケルコバルト合金を素材とする金属板からなり、中央上部に突起部１９が形成されている。金属ベース４は、突起部１９周辺の上面が誘電体多層基板３の下面に接合される。信号ピン５の下部は、金属ベース４に設けられた穴２１を介して、金属ベース４の下部からパッケージ１０の外部に突出する。
【００１２】
赤外線検出素子１の下面は、接着剤２２により金属ベース４の突起部１９の最上面に接合される。赤外線検出素子１の上面端子は、例えばアルミワイヤからなる金属線６を介して、パッケージ１０の導体端子１７に接続される。赤外線検出素子１がパッケージ１０に載置された状態で、ウインドウ２の下面側全周の縁部が、誘電体多層基板３の最上面１８に対し、はんだ７によりはんだ接合される。このときウインドウ２は、窒素ガスが混入した概ね真空に近い状態の雰囲気中ではんだ接合がなされ、赤外線検出素子１がパッケージ１０内に真空封止されることとなる。ウインドウ２は、ゲルマニウム、シリコン等の赤外線を透過する素材によって、円形平板状に形成される。
【００１３】
図２は、実施の形態１によるウインドウ２の接合部分を拡大した図１の部分断面図である。ウインドウ２は、全周側面における下側角部に面取りが設けられて、面取部４０が形成されている。面取部４０の表面から面取部４０周辺のウインドウ２下面に至る領域の部位には、物理気相成長（ＰＶＤ）や化学気相成長（ＣＶＤ）等によって、金、銀やニッケル等のはんだ濡れ性を有した金属薄膜９がメタライズされ、金属の膜が付着している。また、誘電体多層基板３の最上面１８における基板内側面側には、物理気相成長（ＰＶＤ）や化学気相成長（ＣＶＤ）等によって、金、銀やニッケル等のはんだ濡れ性を有した金属薄膜８がメタライズされ、金属の膜が付着している。ウインドウ２の金属薄膜９は、はんだ７により誘電体多層基板３の金属薄膜８にはんだ接合される。
【００１４】
次に、動作について説明する。
赤外線検出素子１は、パッケージ１０に接続された信号ピン５を介して、外部装置から電気信号が供給されて駆動する。赤外線検出素子１は、ウインドウ２を介して透過する赤外光を受光すると、外部装置から供給される電気信号に基づいて赤外光を電気信号に変換し、アナログ画像信号を出力する。また、赤外線検出素子１の出力信号は、信号ピン５を介して外部装置に出力される。なお、信号ピン５は、外部装置から電源を供給する、またはパッケージ１０の赤外線検出素子１にて検出される電流や電圧等のモニタ情報を外部装置に出力するように構成されても良い。
【００１５】
また、赤外線検出器２０は、ウインドウ２の角部に面取部４０を設け、その部位を誘電体多層基板３とはんだ接合することにより、温度変化時にウインドウ２に発生する熱応力の角部への集中を抑制し、応力分散させることができる。また、ウインドウ角部に面取部を設けずに、ウインドウ下面を誘電体多層基板にはんだ接合した場合に比べて、面取部４０を設けた部位に接合されるはんだ７の厚みを、面取部４０の占める空間の分だけ、高さ方向により厚くすることができる。このため、温度変化時にウインドウ２に発生する応力を吸収し緩和することが可能となる。
【００１６】
ウインドウ２に設ける面取部４０は、Ｃ面取りであってもＲ面取りであっても応力分散効果がある。ウインドウ２はダイシングで切断加工され、ダイシング時にＶ型のブレードを使用することで、その加工時間を増大せずに面取り加工を行うことができる。
【００１７】
以上説明した通り、実施の形態１による赤外線検出器２０は、パッケージ１０内部に赤外線検出素子１を搭載し、ウインドウ２とパッケージ１０を真空中ではんだ接合して真空封止する赤外線検出器２０において、ウインドウ２の全周に面取部４０を設け、パッケージ１０を構成する誘電体多層基板３に対して、ウインドウ２の面取部４０をはんだ接合する。すなわち、実施の形態１による赤外線検出器２０は、赤外線検出素子１と、上記赤外線検出素子１を収容し、誘電体多層基板３からなるパッケージ１０と、角部に金属膜（金属薄膜９）の付着した面取部４０を有し、当該面取部４０に付着した金属膜（金属薄膜９）が、上記誘電体多層基板３上の金属膜（金属薄膜８）に対し、はんだ７によりはんだ接合されて、上記パッケージ１０の上面に接合されるウインドウ２を、備えたことを特徴とする。
【００１８】
このように実施の形態１による赤外線検出器２０は、ウインドウ２に面取部４０を設けることにより、温度変化時にウインドウ２に掛かる熱応力に対し、応力を分散させることが可能となる。また、面取部４０の形成する空間により、はんだ接合部外側のはんだ７の厚みを厚くすることができるため、はんだ７により応力を吸収することが可能となる。これにより気密信頼性の高い赤外線検出器２０を得ることができる。
【符号の説明】
【００１９】
１  赤外線検出素子、２  ウインドウ、３  誘電体多層基板、４  金属ベース、５  信号ピン、６  金属線、７  はんだ、８  金属薄膜、９  金属薄膜、１０  パッケージ、２０  赤外線検出器、２２  接着剤、４０  面取部。
【図１】
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【図２】
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