(57)【要約】【課題】  熱型の赤外線センサと外部制御回路とのインタフェース部分の腐食、赤外線センサ自身の断線等の経年劣化を改善することを目的とする。【解決手段】  本発明に係る赤外線センサのパッケージは、赤外線透過窓によってその主面が覆われて封止された熱型の赤外線センサと、赤外線センサが載置される基板と、赤外線透過窓の外周上に配置される第一の枠体と、基板上に配置され赤外線センサを囲む第二の枠体と、第一の枠体と第二の枠体との間を充填しかつその表面が第一の枠体に接しているポッティング剤とによって構成されることを特徴とする。湿気が電気的接続を行う結線部に到達し難くなる。したがって、結線やパッド部分の耐湿性を改善することが可能となり、小型で耐久性の優れた赤外線センサのパッケージを提供することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤外線透過窓によってその主面が覆われて封止された熱型の赤外線センサと、前記赤外線センサが載置される基板と、前記赤外線透過窓の外周上に配置される第一の枠体と、前記基板上に配置され前記赤外線センサを囲む第二の枠体と、前記第一の枠体と第二の枠体との間を充填しかつ第一の枠体に接しているポッティング剤と、によって構成される赤外線センサのパッケージ。
【請求項２】
第一の枠体または第二の枠体が樹脂材の成型品からなることを特徴とする請求項１に記載の赤外線センサのパッケージ。
【請求項３】
第一の枠体または第二の枠体が樹脂材をディスペンスしたことにより形成された枠であることを特徴とする請求項１に記載の赤外線センサのパッケージ。
【請求項４】
第一の枠体と第二の枠体とに接合されポッティング剤を覆うカバーを更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の赤外線センサのパッケージ。
【請求項５】
赤外線透過窓によってその主面が覆われて封止された熱型の赤外線センサを基板に載置する工程と、前記赤外線透過窓の外周上に第一の枠体を配置する工程と、前記基板上の前記赤外線センサを囲む領域に第二の枠体を配置する工程と、前記第一の枠体と第二の枠体との間に第一の枠体に接するまでポッティング剤を充填する工程と、を含んだ赤外線センサのパッケージの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠赤外域に感度を有する熱型の赤外線センサのパッケージに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の熱型の赤外線センサは、入射赤外線を熱に変換して温度変化による物性値の変化を電気信号として読み出していた。また、このセンサは赤外検出感度を高めるため、赤外線検知部は基板から熱的に隔離された断熱構造となっていた。さらに、断熱性を高めるために赤外線検知部を有する素子全体は真空下に置かれていた。そのため、当該素子は真空パッケージ内に実装されて使用されていた。従来、当該素子は１つずつ分離した後に、断熱構造体を形成して真空パッケージ内に実装されていた。しかし、近年、当該素子を作製したウエハの上に直に真空パッケージを形成することで、赤外線センサの低価格化、量産性向上を図っている。例えば、ウエハレベルチップサイズパッケージの一種である特許文献１に示されたようなものである。
【０００３】
また、特許文献１に示されるような赤外線センサを用いてカメラモジュールを作製するときはセンサのインタフェース部分であるセンサの電極パッドとセンサを駆動する回路基板とをワイヤボンドで結線していた。このような場合には、結線部分を湿気から保護するためにポッティングによって樹脂封止する必要があった。例えば、特許文献２に示されたような封止方法でカメラモジュールを作製していた。
【特許文献１】特表平９−５０６７１２号公報
【特許文献２】特開２００３−１９８８９７号公報（第３頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、赤外線カメラは野外で使用されるケースが多く、炎天下や雨に曝されて使用されることもある。また、強い衝撃が加わるような環境で使用されるケースもある。したがって、赤外線センサのパッケージには高い耐湿性と長期間の使用に耐える信頼性が必要とされる。しかしながら、電気的な接続部を湿気から保護し耐久性を維持するには、上述した一般的なカメラモジュールで使用されるような単なる樹脂封止では十分でなかった。
【０００５】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、小型で、耐久性の優れた赤外線センサのパッケージ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】
【０００６】
本発明に係る赤外線センサのパッケージは、赤外線透過窓によってその主面が覆われて封止された熱型の赤外線センサと、赤外線センサが載置される基板と、赤外線透過窓の外周上に配置される第一の枠体と、基板上に配置され赤外線センサを囲む第二の枠体と、第一の枠体と第二の枠体との間を充填しかつ第一の枠体に接しているポッティング剤とによって構成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、第一の枠体と第二の枠体との間にポッティング剤を充填し、そのポッティング剤が第一の枠体に接するまで充填されているので、空隙が発生しやすい赤外線透過窓の側面とポッティング剤との界面が露出することがない。そのため、湿気が電気的接続を行う結線部に到達し難くなる。したがって、結線やパッド部分の耐湿性を改善することが可能となり、小型で耐久性の優れた赤外線センサのパッケージを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
本発明の発明者は鋭意研究した結果、特許文献２の樹脂封止を適用したパッケージでは次のような問題があることに気付いた。すなわち、上記特許文献２に記載の光モジュールのように配線部およびパッド部上に樹脂を形成しても、樹脂が赤外線透過窓の側面までしか塗布できないことから、樹脂剤の塗布、その後のキュア工程で赤外線透過窓と樹脂間に空隙が発生しやすいこと、さらに、その空隙を通して湿気の進入があり、配線部およびパッド部が腐食するという問題が発生しやすいことを見出した。
ここで、封止剤を厚くすることで湿気の透過を小さくすることが可能であるようにも思われるが、実際には、封止剤の厚みを窓の板厚以上にはできないため、封止剤の膜厚には上限があり、そのため、高い耐湿性を有するパッケージを提供できない。
そこで、本発明の発明者はかかる問題を回避できる以下のような構造に想到した。
【０００９】
図１は、本実施の形態１に係る赤外線センサパッケージの概略構成を示す斜視図である。図２は、図１中に示すＩＩ-ＩＩ断面を矢印方向に見た断面を示した模式図である。
【００１０】
まず、赤外線センサパッケージの全体構成について説明する。
図１において、赤外線センサは赤外線透過窓３の窓部分を残してポッティング剤８によりその周囲が封止されている。そのため、この図においては赤外線センサのインタフェース部分であるセンサのパッドと回路基板であるパッケージ基板４とのワイヤボンド結線は隠れて見えていない。
【００１１】
つぎに、赤外線センサパッケージの構造について図２に従って説明する。
赤外線センサパッケージ１００は、大別して赤外線センサ２００、パッケージ基板４、第二の枠体であるパッケージ枠６、第一の枠体である窓枠７とポッティング剤８から構成されている。
【００１２】
赤外線センサ２００は、素子基板１と赤外線透過窓３からなり、素子基板１と赤外線透過窓３とは接合材としての半田２により真空封止されている。この赤外線センサ２００を実装したパッケージ基板４が赤外線センサ２００の下部にある。赤外線センサ２００とパッケージ基板４の電気的接続をワイヤー５で結線している。素子基板１の外周領域には電気的接続を行うためのパッド２０が設けられている。
【００１３】
つぎに、赤外線センサパッケージの断面構造について説明する。
赤外線センサ２００は、素子基板１と赤外線透過窓３からなり、素子基板１と赤外線透過窓３とは接合材としての半田２により真空封止されている。この赤外線センサ２００を実装したパッケージ基板４が赤外線センサ２００の下部にある。赤外線センサ２００とパッケージ基板４の電気的接続をワイヤー５で結線している。
【００１４】
パッケージ基板４の外周にはその上にパッケージ枠６が形成されている。また、赤外線透過窓３の外周部の上には窓枠７が形成されている。さらに、これら２つの枠の間にはポッティング剤８が充填されている。ここで、パッケージ枠６および窓枠７は、たとえば液晶ポリマー等の樹脂材の成型品である。
【００１５】
また、窓枠７は赤外線透過窓３の外径よりひと回り小さい。そのためポッティング剤８を充填した場合は、赤外線透過窓３の上面の上にもポッティング剤８が充填される。ポッティング剤８は透湿性の小さいフッ素を含有するシリコーン系の樹脂である。なお、窓枠７の位置、高さは赤外線センサ２００に入射する赤外線の画角を考慮して設計されている。
【００１６】
赤外線透過窓３は、赤外線に対し透明な基板で形成されている。赤外線透過窓３の赤外線の透過率を向上させるために、基板の表裏の主表面には、それぞれ反射防止膜が形成されている。基板の材料として、例えばシリコンＳｉ、ゲルマニウムＧｅ、硫化亜鉛ＺｎＳ、セレン化亜鉛ＺｎＳｅなどを用いることができる
【００１７】
次に、赤外線センサパッケージの製造方法を説明する。図３〜図６は、上述した赤外線センサパッケージを製造する工程順にしたがって見た斜視図である。以下、工程順に説明する。
【００１８】
図３に示す第１工程では、予め作製した赤外線センサ２００をまず準備する。はじめに、赤外線センサ２００をパッケージ基板４へダイボンドする。ダイボンドはたとえばシリコーン系のダイボンド剤を用いて接着する。その後、赤外線センサ２００のパッド２０とパッケージ基板４のパッド２０とをたとえば金のワイヤー５によりワイヤボンドする。
【００１９】
ここで、赤外線センサ２００について説明する。赤外線センサ２００は、素子基板１と赤外線透過窓３とから構成されている。素子基板１には、赤外線に対して感度を有する検出部がある。素子基板１と赤外線透過窓３とは真空中で半田２を介して貼り合わされるので、検出部は真空状態で封止されている。詳細には、真空装置内で素子側基板１と窓側基板３とを対向して置き、それぞれの温度をはんだ２の融点以上に加熱した後、素子側基板１と窓側基板３とを貼り合わせる。その後、冷却してはんだ２により接合する。
【００２０】
つぎに、図４に示す第２工程では、パッケージ基板４の上にパッケージ枠６を接合する。パッケージ枠６は、例えば液晶ポリマー等の樹脂の成型品である。
【００２１】
図５に示すに示す第３工程では、赤外線センサ２００の赤外線透過窓３の端部に窓枠７を形成する。窓枠７もパッケージ枠６と同様な材料を用いる。窓枠７は封止素子の窓側基板外径より小さいものを用いる。
【００２２】
図６に示すに示す第４工程では、パッケージ枠６および窓枠７の間の領域にポッティング剤８を充填する。ポッティング剤８は、赤外線透過窓３の上面を越えて窓枠７に接する高さまで充填される。図６では、ポッティング剤８は窓枠７のほぼ上端に達するまで充填されている。
上述した工程により赤外線センサパッケージ１００が完成する。
【００２３】
本実施の形態では、パッケージ枠６および窓枠７を形成することで、ポッティング剤８を大量にかつ、赤外線透過窓３の側面を完全に覆うように形成でき、また赤外線透過窓３の上へはみ出すこともなく容易に形成することができる。そのため、空隙が発生しやすい赤外線透過窓３の側面とポッティング剤８との界面がポッティング剤８で完全に埋め尽くされ、かつ、ポッティング剤８の表面の端部は窓枠７で終端されている。したがって、例えば赤外線透過窓３の側面とポッティング剤８との界面で剥離が生じてしまっても、界面の終端部が露出していないので湿気が電気的接続を行う結線部に到達することはない。よって、結線やパッド部分に耐湿性を改善することが可能となり、信頼性が高い真空パッケージを作製することが可能となる。
【００２４】
本実施の形態においては、パッケージ枠６および窓枠７として樹脂材の成型品を使用したが、高チクソ性の樹脂剤をディスペンスすることで枠材を形成することが可能である。図７はかかる形態の断面図である。
【００２５】
実施の形態２．
上述の実施の形態１では、ポッティング剤８が露出している形態を説明したが、本実施の形態ではポッティング剤８全体を密閉した形態を説明する。以下、上述の実施の形態１と異なる本形態特有の構成を中心に説明する。
【００２６】
図８は、本実施の形態２に係る赤外線センサパッケージの概略構成を示す断面図である。以下、図に従って説明する。
【００２７】
図８を参照して、本実施の形態１と同様にポッティング剤８を充填した後に、赤外線透過窓３上の窓枠７とパッケージ枠６間にポッティング剤８を覆うカバー１１を接合する。
【００２８】
以上により、結線部分をポッティング剤で覆うとともに、ポッティング剤上にもカバーを形成することで、湿気の進入を小さくできるため、より信頼性の高いパッケージを提供できる。
【００２９】
上述した実施の形態では、非冷却赤外線センサへの適用を目的に説明したが、他のセンサへの適用も可能である。また、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれるものと意図される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施形態１の赤外センサパッケージの斜視図である。
【図２】本発明の実施形態１の赤外センサパッケージの断面図である。
【図３】本発明の実施形態１の赤外センサパッケージの製造工程中の斜視図である。
【図４】本発明の実施形態１の赤外センサパッケージの製造工程中の斜視図である。
【図５】本発明の実施形態１の赤外センサパッケージの製造工程中の斜視図である。
【図６】本発明の実施形態１の赤外センサパッケージの製造工程後の斜視図である。
【図７】本発明の実施形態２の赤外センサパッケージの断面図である。
【図８】本発明の実施形態３の赤外センサパッケージの断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  素子基板、２  、３  赤外線透過窓、４  パッケージ基板、５  ワイヤー、６  パッケージ枠、７  窓枠、８  ポッティング剤、９  カバー、１０  空間、１１  カバー、２０  パッド、１００  赤外線センサパッケージ、２００  赤外線センサ
【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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