(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コールドフィンガの先端のコバール製のキャップ上のステムに、サファイヤ製の基板を有する光検知素子モジュールが実装された構成の光検知装置であって、
上記ステムを、サファイヤ製のステム本体と、該ステム本体の下面にろう付けしてあるコバール製の脚部材とよりなる構成とし、
前記脚部材は、筒状であり、前記キャップに嵌合して被さる寸法を有し、
該ステムが、その脚部材が上記キャップに溶接されて接合してある構成としたことを特徴とした光検知装置。
【請求項２】
コールドフィンガの先端のコバール製のキャップ上のステムに、サファイヤ製の基板を有する光検知素子モジュールが実装された構成の光検知装置であって、
上記ステムを、サファイヤ製のステム本体と、該ステム本体の下面にろう付けしてあるコバール製の脚部材と、該ステム本体の側面にろう付けしてあるコバール製の張り出し部材とよりなる構成とし、
該ステムが、その脚部材が上記キャップに溶接されて接合してあり、
コールドシールド及びエッジシールドが上記張り出し部材と溶接してある構成としたことを特徴とした光検知装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の光検知装置において、
該ステムの脚部材が上記キャップにスポット溶接してある構成としたことを特徴とした光検知装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光検知装置に係り、特に、コールドフィンガの先端のコバール製のキャップ上に固定されたステム上に、光検知素子モジュールが実装された構成の光検知装置に関する。
【０００２】
光検知装置の一つである赤外線検知装置は、赤外線の検知の感度を向上させるために、赤外線検知素子モジュールを液体窒素の温度である-１９７℃と極低温にまで冷却して使用される。冷却はスターリングサイクルを利用した冷却装置を使用して行われる。赤外線検知装置は、赤外線検知を行わないときには、常温にある。
【０００３】
この赤外線検知装置においては、故障を起こさない高い信頼性を有する構成であること、スイッチをオンとしてから赤外線の検知が可能となるまでの起動開始時間が短い構成であること等が必要である。
【０００４】
【従来の技術】
従来の赤外線検知装置は、赤外線検知素子モジュールが故障したときの修理の容易性等を考慮して、赤外線検知素子モジュールが固定してあるブロックと冷却装置とが別体であり、両者が組合わされている構成となっていた。しかしこの構成の赤外線検知装置では、冷却装置の先端部と赤外線検知素子モジュールとの間に介在している部品が有する熱容量、及び冷却装置の先端部と赤外線検知素子モジュールとの間の熱抵抗によって、スイッチをオンとしてから赤外線の検知が可能となるまでの起動開始時間が１０分以上と長くなってしまう問題点があった。また、この赤外線検知装置は小型化が困難であるという問題点もあった。
【０００５】
この問題点を解決するべく、コールドフィンガの先端に赤外線検知素子モジュールが実装された構成、即ち、赤外線検知素子モジュールと冷却装置とが一体型である構成の赤外線検知装置（ＩＤＣＡ：infrared dewar cooler assembly）が実用化されつつある。
【０００６】
この赤外線検知装置では、赤外線検知素子モジュールがコールドフィンガの先端に実装された構成であるため、上記の熱容量及び熱抵抗が共に小さくなって、スイッチをオンとしてから赤外線の検知が可能となるまでの起動開始時間が数分と短くすることが出来、且つ、小型化も可能である。
【０００７】
しかし、赤外線検知素子モジュールがコールドフィンガの先端に実装されていることに伴う問題点がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
図１及び図２は、本出願人が先に開発した赤外線検知素子モジュール・冷却装置一体型の赤外線検知装置のうち、赤外線検知素子モジュールのコールドフィンガの先端への実装部分の構造を示す。
【０００９】
１はステンレス製の筒状のコールドフィンガ、２はサファイヤ製のステム、３は赤外線検知素子モジュール、４はコールドシールド、５はエッジシールドである。コールドフィンガ１の先端には、コバール製のキャップ１ａがろう付けして固定してある。コバールは、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏの組成を有する合金であり、その熱膨張係数は、サファイヤの熱膨張係数に近い。
【００１０】
赤外線検知素子モジュール３は、配線パターンが形成してあるサファイヤ製の基板６の上面に、赤外線を受光して光電流を発生させる赤外線検知素子７及び発生した信号を処理するＣ−ＭＯＳ回路素子８，９が、インジウム製のバンプ１０によって実装されているハイブリッド構造である。
【００１１】
赤外線検知素子モジュールの実装部分は、コールドフィンガ１の先端に、ステム２を接着し、次いで、赤外線検知素子モジュール３の基板６をステム２上の中央に接着し、次いで、エッジシールド５をステム２の上面に接着し、次いで、コールドシールド４をステム２の上面に接着する工程を経て組立てられ、図１及び図２に示す構造となっている。１１、１２，１３，１４は共に接着剤が硬化した状態の接着層である。また、赤外線検知装置が完成した状態では、図１に示す赤外線検知素子モジュールの実装部分は、外筒（図示せず）内に収容されている。特に、接着層１１及び１３は、重量が重いものを支持しており、強度が必要とされる。
【００１２】
赤外線検知素子モジュールの実装部分は、赤外線検知装置を動作させる都度に-１９７℃と極低温にまで冷却され、常温と極低温との熱サイクルが作用し、使用年数を経るにつれて、接着層１１、１２，１３，１４は次第にもろくなって、接着強度が低下して、クラックが発生する。クラックは次第に大きくなる。クラックが大きくなると、接着層１１、１２，１３，１４の接着強度が更に低下する。また、赤外線検知装置は例えば人工衛星、航空機等の飛翔体に備え付けられ、振動を受ける。
【００１３】
このため、使用年数を経た場合に、ステム２がコールドフィンガ１の先端から脱落したり、コールドシールド４がステム２から脱落したりする事故が起こる虞れがあることが分かった。
【００１４】
ステム２のコールドフィンガ１に対する取り付けの強度を高めるために、接着に代えて、以下の二つの手法が考えられる。
【００１５】
一つは、ステム２をコールドフィンガ１にろう付けする方法であり、もう一つは、ステムをコバール製として、ステムをコールドフィンガ１に溶接する方法である。
【００１６】
ステム２をコールドフィンガ１のキャップ１ａにろう付けすると、ステム２のコールドフィンガ１に対する固定の強度は高くなる。
【００１７】
このろう付けは、約８００℃の加熱炉を使用して行うため、後述するセラミック基板組立体の吸着剤用電源端子の機能を低下させてしまう。そこで、ステム２のコールドフィンガ１へのろう付けは、セラミック基板組立体を組み付ける前に行う必要がある。
【００１８】
セラミック基板組立体を組み付ける前にステム２をコールドフィンガ１にろう付けした場合には、セラミック基板組立体を組み付けることができるようにするために、セラミック基板にステム２より大きい開口を形成する必要がある。しかし、セラミック基板に大きい開口を形成した場合には、その分セラミック基板組立体のサイズが大きくなり、外筒もサイズが大きくなり、赤外線検知装置のサイズが大きくなってしまう。よって、ステム２をコールドフィンガ１にろう付けする方法は良い解決方法ではない。
【００１９】
ステムをコバール製として、ステムをコールドフィンガ１に溶接する作業は、セラミック基板組立体に影響を及ぼさないので、セラミック基板組立体を組み付けたのちに行うことが出来る。よって、赤外線検知装置のサイズが大きくなってしまうことはない。
【００２０】
しかし、コバール製のステムの熱膨張係数と赤外線検知素子モジュール３のサファイヤ製の基板６の熱膨張係数との差によって、極低温に冷却されたときに、サファイヤ製基板６が熱応力によって歪み、インジウム製バンプ１０が電極から剥離したりする事故が発生する虞れがある。よって、ステムをコバール製として、ステムをコールドフィンガ１に溶接する方法も良い解決方法ではない。
【００２１】
そこで、本発明は、上記課題を解決した光検知装置を提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、コールドフィンガの先端のコバール製のキャップ上のステムに、サファイヤ製の基板を有する光検知素子モジュールが実装された構成の光検知装置であって、上記ステムを、サファイヤ製のステム本体と、該ステム本体の下面にろう付けしてあるコバール製の脚部材とよりなる構成とし、前記脚部材は、筒状であり、前記キャップに嵌合して被さる寸法を有し、該ステムが、その脚部材が上記キャップに溶接されて接合してある構成としたものである。
【００２３】
ステムのコールドフィンガに対する接合が強固になされ、且つ、コールドシールド及びエッジシールドのステムに対する接合が強固になされる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図３及び図４は本発明の一実施例になる赤外線検知装置（ＩＤＣＡ）２０を示す。赤外線検知装置２０は、赤外線検知素子モジュール３と冷却装置２１とが一体型である構成である。
【００２５】
冷却装置２１は、スターリングサイクルを利用したものであり、コールドヘッド２２、コンプレッサ２３、熱交換器２４等よりなる。コンプレッサ２３とコールドヘッド２２とはトランスファーチューブ２５によって接続してある。コールドヘッド２２は、コバール製の本体部２２ａと、本体部２２ａに溶接してあり上方に延びているステンレス製の筒状のコールドフィンガ２２ｂと、本体部２２ａの上面側のフランジ部２１ｃとを有する。このコールドヘッド２１の内部に、熱交換器２４がばね部材２６及びシール部材２７と共に組み込まれており、コールドヘッド２１の下面には、キャップ２８が取り付けてある。
【００２６】
また、コールドフィンガ２２ｂの頂上部に、後述する構造のステム４０が取り付けてあり、このステム４０上に、赤外線検知素子モジュール３及びコールドシールド４Ａ及びエッジシールド５Ａが取り付けてある。
【００２７】
コールドヘッド２２上に、セラミック基板組立体３０及び外筒部材３１が積み重なっており、溶接されて固定してある。セラミック基板組立体３０は、セラミック基板３０ａと、これを挟んだ関係にあり、セラミック基板３０ａにろう付けしてある下側リング部材３０ｂ及び上側リング部材３０ｃとよりなる。セラミック基板３０ａには、中央に、コールドフィンガ２２ｂより少し大きい開口３０ａ−１が形成してある。下側リング部材３１ｂには、吸着剤用電源端子３０ｂ−１が設けてある。外筒部材３１は、上面に入射窓３１ａを有する。下側リング部材３０ｂとフランジ部２１ｃとの間が、符号３２で示すように溶接してあり、外筒部材３１とフランジ部３０ｃとの間が、符号３３で示すように溶接してある。外筒部材３１及びセラミック基板組立体３０は、コールドフィンガ２２ｂ及びコールドシールド４Ａを覆っている。コールドフィンガ２２ｂと外筒部材３１との間の空間３４は、真空であり、赤外線検知素子モジュール３の部分を外気と断熱している。
【００２８】
セラミック基板組立体３０は、セラミック基板３１ａと、これを挟んだ関係にあり、セラミック基板３１ａにろう付けしてある下側リング部材３１ｂ及び上側リング部材３１ｃとよりなる。下側リング部材３１ｂとフランジ部２１ｃとの間が、符号３２で示すように溶接してある。
【００２９】
赤外線検知素子モジュール３とセラミック基板３１ａとは、中継基板６０及びフレキシブルケーブル６１（図１２（Ｄ）参照）によって、電気的に接続されている。
【００３０】
赤外線検知装置２０は、コンプレッサ２３を作動させてコールドヘッド２２の先端を冷却し、赤外線検知素子モジュール３を液体窒素の温度である-１９７℃と極低温にまで冷却して使用される。
【００３１】
次に、コールドフィンガ２２ｂの先端の赤外線検知素子モジュール支持部分の構造について説明する。
【００３２】
図５は赤外線検知素子モジュール支持部分を下側から見た斜視図である。図６は赤外線検知素子モジュール支持部分を断面して示し、図７は分解して示す。
【００３３】
先ず、ステム４０について説明する。図８（Ａ）乃至（Ｃ）及び図９（Ａ）、（Ｂ）は、ステム４０を示す。ステム４０は、配線パターンが形成してあるサファイヤ製の正方形の板状のステム本体４１と、コバール製の筒状脚部材４２と、コバール製の略半円形状の張り出し部材４３，４４とよりなる。
【００３４】
ステム本体４１の下面４１ａ及び対向する側面４１ｃ，４１ｄは、Ｎｉメッキされている。４５はＮｉメッキ膜であり、クロスハッチングで示す。Ｎｉメッキ膜４５は、第１には、リング状脚部材４２及び張り出し部材４３，４４のろう付けが行えるようにするために形成してあり、第２には、特に下面については、赤外線検知素子７にとってノイズとなる下側から上に向かう光を遮光するために形成してある。
【００３５】
ステム本体４１の下面４１ａの中心部分には、Ｎｉメッキ膜４１ａが形成されていず、サファイヤの面が露出している。ステム本体４１とコバール製のキャップ５０との接着が良好になされるようにするためである。ステム本体４１の上面もサファイヤの面が露出している。
【００３６】
筒状脚部材４２は、後述するキャップ５０に対応する寸法を有し、土台であるリング部４２ａと、筒部４２ｂとを有する。筒部４２ｂは、リング部４２ａより内周側に寸法ａ突き出している。この筒部４２ｂの外周の下端側は、テーパ部４２ｃを有する。４２ｄはテーパ部４２ｃの先端部である。
【００３７】
筒状脚部材４２は、ステム本体４１の下面の中央に、ＡｇＣｕ材でろう付けしてある。リング部４２ａの全周に亘ってろう付けされている。４６はろう付け部を示す。リング部４２ａの内周側には、筒部４２ｂの上端部が対向する部分に、リング状の凹部４９が形成してある。このリング状の凹部４９は、上記のろう付け部４５のろうのうち内周側へはみだした部分を受け入れる役目を有し、ひいては、ステム本体４１とキャップ５０との接着が正常になされるように形成してある。
【００３８】
この筒状脚部材４２は、ステム４０をコールドフィンガ２２ｂの先端のキャップ５０に溶接によって接合するために設けてある。テーパ部４２ｃは、溶接として、レーザを利用したスポット溶接が可能であるように形成してある。
【００３９】
張り出し部材４３，４４は、ステム本体４１の両側の側面４１ｃ，４１ｄに突き合わせて、ステム本体４１にＡｇＣｕ材でろう付けしてあり、ステム本体４１から両側に張り出している。４７、４８はろう付け部を示す。
【００４０】
各張り出し部材４３，４４は、円弧形状のフランジ部４３ａ，４４ａを有する。フランジ部４３ａ，４４ａの外周面は、コールドシールド４Ａ及びエッジシールド５Ａを溶接するための場所を提供する。
【００４１】
次に、上記構成のステム４０を利用して支持されている部分の構造について、図５、図６、図７を参照して説明する。
【００４２】
コールドフィンガ２２ｂの頂上には、図２に示す構成と同様に、コバール製のキャップ５０が被せてある。キャップ５０は、筒部５０ａと蓋部５０ｂとよりなる。筒部５０ａは、寸法約０．４ｍｍの厚さｔを有する。レーザスポット溶接によって、溶融部分が突き抜けないようにするためである。筒部５０ａの下端の縁がコールドフィンガ２２ｂとろう付けしてある。５１はろう付け部を示す。キャップ５０は、ステム本体４１との熱膨張係数の差を出来るだけ小さくするために設けてある。
【００４３】
ステム４０は、筒状脚部材４２がキャップ５０に嵌合してキャップ５０に被さった状態とされ、テーパ部４２ｃの端部とキャップ５０の筒部５０ａとが、レーザを照射したスポット溶接によって固定してある。５２はスポット溶接部分であり、間隔をおいて形成してある。よって、後述する接着層５３の部分が図４に示す空間３４に対して気密になることはない。
【００４４】
ここで、レーザの照射は１パルス照射する都度に数秒の時間をあけて行う。よって、スポット溶接は、ステム４０及びキャップ５０の温度上昇を５０℃以下に制限された状態で行われ、ステム本体４１とキャップ５０との間の接着層５３の接着剤が焼けること、及びセラミック基板組立体３０の吸着剤用電源端子３１ｂ−１に悪影響を及ぼすことは起きない。よって、スポット溶接は、セラミック基板組立体３０を組み付けた後に行うことが出来、よって、セラミック基板３０ａの開口３０ａ−１を大きくする必要はない。また、スポット溶接部分５２は深さが僅かに０．４ｍｍ程度であるけれども、金属接合であるため、接合の強度は十分に高い。
【００４５】
また、ステム本体４１の下面とキャップ５０の蓋部５０ｂの上面とが接着剤によって接着してある。接着剤がはみだした部分は、リング状の凹部４２ｅ内に受け入れられる。５３は接着層である。接着層５３は、良好な熱伝導体として機能する。接着剤が硬化するときに発生するガスは、隣り合うスポット溶接部分５２の間の部分５４を通って、外部に逃げ出し、ガスが閉じ込められることに起因する不都合、例えば、ガス圧によって赤外線検知素子７が歪まされる、又は閉じ込められたガスが熱抵抗となる等の不都合は回避される。
【００４６】
リング状脚部材４２及びキャップ５０は共にコバール製であり、熱膨張係数が同じであるため、熱サイクルを受けた場合に同じ様に膨張収縮し、ステム本体４１の下面とキャップ５０の蓋部５０ｂの上面との接着部分に寸法の変化は発生しない。よって、接着層５３は熱サイクルを受けても安定に維持される。
【００４７】
赤外線検知素子モジュール３は、配線パターンが形成してあるサファイヤ製の基板６の上面に、赤外線を受光して光電流を発生させる赤外線検知素子７及び発生した信号を処理するＣ−ＭＯＳ回路素子８，９が、インジウム製のバンプ１０によって実装されているハイブリッド構造である。赤外線検知素子モジュール３は、サファイヤ製の基板６を接着剤によってステム本体４１の上面に接着してある。５５は接着層である。
【００４８】
コールドシールド４Ａは、開口を決める機能を有するものであり、図１０（Ａ），（Ｂ）に示すように、厚さが０．１〜０．２ｍｍのニッケル板製であり、外周側に、環状の第１のフランジ部４Ａａと筒状の第２のフランジ部５Ａｂとを有する。第２のフランジ部４Ａｂは、第１のフランジ部４Ａａの外側に位置している。
【００４９】
エッジシールド５Ａは、赤外線検知素子の近傍の迷光が赤外線検知素子に入射しないようにシールドする機能を有するものであり、図１１（Ａ），（Ｂ）に示すように、厚さが０．１〜０．２ｍｍのニッケル板製であり、外周側に、環状の第１のフランジ部５Ａａと筒状の第２のフランジ部５Ａｂとを有する。第２のフランジ部５Ａｂは、第１のフランジ部５Ａａの外側に位置している。
【００５０】
エッジシールド５Ａとコールドシールド４Ａとは、第１のフランジ部５Ａａが下側、第１のフランジ部４Ａａが上側となって重なって張り出し部材４３，４４上に載っており、且つ、第２のフランジ部５Ａｂが内側、第２のフランジ部４Ａｂが外側となって重なった状態となってフランジ部４３ａ，４４ａの外側に位置している。
【００５１】
第２のフランジ部５Ａｂと第２のフランジ部４Ａｂとが、レーザを照射したスポット溶接によってフランジ部４３ａ，４４ａに固定してある。５０はスポット溶接部分である。
【００５２】
また、第１のフランジ部５Ａａは、接着剤によって張り出し部材４３，４４の上面に接着してある。５７は接着層である。第１のフランジ部４Ａａは、接着剤によって第１のフランジ部５Ａａの上面に接着してある。５８は接着層である。
【００５３】
よって、エッジシールド５Ａとコールドシールド４Ａとはステム４０の張り出し部材４３，４４に同時に溶接されて固定してある。
【００５４】
ここでのスポット溶接も、上記と同じくレーザの照射は１パルス照射する都度に数秒の時間をあけて、周囲の温度上昇が５０℃以下に制限された状態で行われる。よって、赤外線検知素子モジュール３に悪影響を及ぼすことがなく、且つ、接着層５７、５８が焼けることも起きない。
【００５５】
次に、上記した構造の赤外線検知素子モジュール支持部分の特長について説明する。
【００５６】
赤外線検知素子モジュール３が搭載してあるステム本体４１は、ろう付け部４５→リング状脚部材４２→スポット溶接部分５２を介してコールドフィンガ２２ｂの頂上部のキャップ５０に固定してある。即ち、ステム本体４１は、接着ではなく、ろう付けとスポット溶接によって、コールドフィンガ２２ｂに接合してある。よって、接合の強度は高く、且つ、常温と極低温との熱サイクルが何回となく作用しても、接合の強度が低下することが起きず、振動を受けても、ステム本体４１がコールドフィンガ２２ｂから脱落する事故が発生しないように出来る。
【００５７】
また、コールドシールド４Ａ及びエッジシールド５Ａは、スポット溶接部分５６によって、張り出し部材４３，４４のフランジ部４３ａ，４４ａの外周面に接合されている。よって、接合の強度は高く、且つ、常温と極低温との熱サイクルが何回となく作用しても、接合の強度が低下することが起きず、振動を受けても、コールドシールド４Ａ及びエッジシールド５Ａがステム４０から脱落する事故が発生しないように出来る。
【００５８】
次に、赤外線検知装置２０の構造が良く理解されるようにするために、組立ての手順を説明する。
【００５９】
先ず、図１２（Ａ）に示すように、キャップ５０がろう付けしてあるコールドヘッド２２に、セラミック基板組立体３０を取り付け、図１２（Ｂ）に符号３２で示すように溶接する。次いで、図１２（Ｃ）に示すように、ステム４０をキャップ５０上にスポット溶接によって固定する。次いで、図１２（Ｄ）に示すように、ステム４０に中継セラミック板６０を接着する。次いで、図１２（Ｅ）に示すように、フレキシブルケーブル６１の端を中継セラミック板６０とセラミック基板３１ａに接着して、フレキシブルケーブル６１を中継セラミック板６０とセラミック基板３１ａとの間に配線し、ワイヤボンディングを行って、フレキシブルケーブル６１の一方の端の端子と中継セラミック板６０上の端子との間及びフレキシブルケーブル６１の他方の端の端子とをセラミック基板３１ａ上の端子との間をワイヤで接続する。次いで、図１２（Ｆ）に示すように、赤外線検知素子モジュール３をステム４０上に実装する。
【００６０】
次いで、図１３（Ａ）に示すように、エッジシールド５Ａとコールドシールド４Ａとをステム４０にスポット溶接によって固定する。次いで、図１３（Ｂ）に示すように、外筒部材３１を取り付け、符号３３で示すように溶接する。次いで、図１３（Ｃ）に示すように、排気用のパイプ３１ｂから真空排気を行って、外筒部材３１の内部の空間を真空とし、その後に排気用パイプ３１ｂを封止する。次いで、図１３（Ｄ）に示すように、コールドヘッド２２のコールドフィンガ２２ｂ内に、熱交換器２５を挿入し、ばね部材２６を挿入し、コールドヘッド２２の下面にキャップ２８を固定し、コンプレッサ２３から延びているトランスファーチューブ２５をコールドヘッド２２に接続し、最後に、ヘリウムガス注入バルブ２３ａよりコンプレッサ２３内にヘリウムガスを注入する。以上によって、赤外線検知装置２０が完成する。
【００６１】
次に、赤外線検知素子モジュール支持部分の変形例、特に、ステムの変形例及びこのステムのコールドフィンガへの固定構造について、図１４及び図１５を参照して説明する。
【００６２】
ステム４０Ｂは、図８に示すステム４０とは、コバール製のリング状脚部材４２Ｂが相違する構成である。筒状脚部材４２Ｂの筒部４２Ｂｂは、テーパ部を有していず、平らな面の下端部４２Ｂｅを有する。
【００６３】
コールドフィンガ２２ｂの頂上のコバール製のキャップ５０Ｂは、筒部５０Ｂａが、フランジ部５０Ｂｃを有する形状である。
【００６４】
ステム４０Ｂは、筒部４２Ｂｂをキャップ５０Ｂに嵌合させ、下端部４２Ｂｅがフランジ部５０Ｂｃに突き当たった状態とされ、突き当たっている箇所にレーザを照射することによって、筒部４２Ｂｂの下端部４２Ｂｅがフランジ部５０Ｂｃとがスポット溶接されている。７０はスポット溶接された部分である。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明は、コールドフィンガの先端のコバール製のキャップ上のステムに、サファイヤ製の基板を有する光検知素子モジュールが実装された構成の光検知装置であって、上記ステムを、サファイヤ製のステム本体と、該ステム本体の下面にろう付けしてあるコバール製の脚部材とよりなる構成とし、前記脚部材は、筒状であり、前記キャップに嵌合して被さる寸法を有し、該ステムが、その脚部材が上記キャップに溶接されて接合してあり、ステムのコールドフィンガに対する接合がろう付けと溶接とによってなされており、よって、ステムをコールドフィンガに接着剤を使用して接着していた構成に比べて、ステムのコールドフィンガに対する接合の信頼性を飛躍的に向上させることが出来、よって、光検知装置の信頼性を向上させることが出来、且つ、光検知装置の寿命を長く延ばすことが出来る。
【００６６】
請求項２の発明は、コールドフィンガの先端のコバール製のキャップ上のステムに、サファイヤ製の基板を有する光検知素子モジュールが実装された構成の光検知装置であって、上記ステムを、サファイヤ製のステム本体と、該ステム本体の下面にろう付けしてあり、上記キャップと嵌合するコバール製の脚部材と、該ステム本体の側面にろう付けしてあるコバール製の張り出し部材とよりなる構成とし、該ステムが、その脚部材が上記キャップに溶接されて接合してあり、且つ、コールドシールド及びエッジシールドが上記張り出し部材と溶接してある構成としたものであるため、ステムのコールドフィンガに対する接合がろう付けと溶接とによってなされており、よって、ステムをコールドフィンガに接着剤を使用して接着していた構成に比べて、ステムのコールドフィンガに対する接合の信頼性を飛躍的に向上させることが出来、また、コールドシールド及びエッジシールドがステムに溶接よって接合してあるため、コールドシールド及びエッジシールドをステムに接着剤を使用して接着していた構成に比べて、コールドシールド及びエッジシールドのステムに対する接合の信頼性を飛躍的に向上させることが出来、よって、よって、光検知装置の信頼性を向上させることが出来、且つ、光検知装置の寿命を長く延ばすことが出来る。
【００６７】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２記載の光検知装置において、ステムの脚部材がキャップにスポット溶接してある構成としたものであるため、脚部材のキャップへの溶接を周囲の部分を無用に加熱させないで行うことが出来る。よって、光検知装置が、熱の影響を受けやすい吸着剤用電源端子を有するセラミック基板組立体が組み付けられた構成である場合には、セラミック基板組立体を組み付けたのちに、脚部材のキャップへの溶接を行うことが出来る。また、脚部材が筒状である場合であって、脚部材の内側の部分でステムが接着剤でキャップに接着されている構成である場合には、接着剤から発生するガスを外に逃がすことが出来、ガスが閉じ込められることに伴う不都合の発生を防止することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本出願人が先に開発した赤外線検知装置の赤外線検知素子モジュール支持部分部分を示す斜視図である。
【図２】図１に示す部分の構造を示す図である。
【図３】本発明の一実施例になる赤外線検知装置を示す図である。
【図４】図３中、コールドヘッドの断面図である。
【図５】図４中、赤外線検知素子モジュール支持部分を下方から見て示す斜視図である。
【図６】図５に示す赤外線検知素子モジュール支持部分の断面図である。
【図７】図６（Ａ）に示す赤外線検知素子モジュール支持部分を分解して示す図である。
【図８】ステムの構造を示す図である。
【図９】ステムを示す図である。
【図１０】コールドシールドを示す図である。
【図１１】エッジシールドを示す図である。
【図１２】赤外線検知装置の組立ての手順を説明する図である。
【図１３】図１２（Ｆ）に続く、赤外線検知装置の組立ての手順を説明する図である。
【図１４】赤外線検知素子モジュール支持部分の変形例を示す図である。
【図１５】図１４中、ステムのコールドフィンガへの固定構造を分解して示す斜視図である。
【符号の説明】
３  赤外線検知素子モジュール
４Ａ  コールドシールド
５Ａ  エッジシールド
６  サファイヤ製の基板
７  赤外線検知素子
８，９  Ｃ−ＭＯＳ回路素子
１０  インジウム製のバンプ
２０  赤外線検知装置
２１  冷却装置
２２  コールドヘッド
２３  コンプレッサ
２２ａ  コールドフィンガ
２４  熱交換器
４０、４０Ｂ  ステム
４１  ステム本体
４２、４２Ｂ  筒状脚部材
４３，４４  張り出し部
５０  キャップ
５１  ろう付け部
５２、７０  スポット溶接部分
【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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