(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空用筐体に設けられた開口部を介して、排気を行う排気工程と、
前記開口部を封止するための封止栓に充填された非蒸発型ゲッタを活性化させるゲッタ活性化工程と、
前記真空用筐体の前記開口部に前記封止栓を係合させて封止する封止工程と、を有する真空用筐体製造方法。
【請求項２】
前記排気工程において、前記真空用筐体に設けられた前記開口部を排気チャンバに接続し、前記排気チャンバが、前記真空用筐体の排気を行い、
前記ゲッタ活性化工程において、前記排気チャンバの内部に設けられたゲッタ活性化装置が、前記真空用筐体の前記開口部を封止するための封止栓に充填された非蒸発型ゲッタを活性化させ、
前記封止工程において、前記排気チャンバの内部に設けられた封止装置が、前記真空用筐体の前記開口部に前記封止栓を係合させて封止する請求項１記載の真空用筐体製造方法。
【請求項３】
前記真空用筐体の前記開口部の中心の法線上に、前記封止栓の中心と、前記ゲッタ活性化装置の中心と、が配置され、
前記封止工程において、前記封止装置が、前記封止栓を前記法線上に移動させて、前記真空用筐体の前記開口部を封止する請求項２記載の真空用筐体製造方法。
【請求項４】
前記ゲッタ活性化工程後に、前記法線上に設けられた冷却装置により前記封止栓を冷却させる冷却工程を有し、
前記封止工程において、前記封止装置が、前記冷却工程で冷却された前記封止栓を前記真空用筐体の前記開口部に係合させて封止する請求項３記載の真空用筐体製造方法。
【請求項５】
前記ゲッタ活性化装置が、環状コイルを有し、
前記ゲッタ活性化工程において、前記ゲッタ活性化装置が、直流電流、若しくは、低周波電流、或いは、高周波電流で前記環状コイルを加熱することにより、前記非蒸発型ゲッタを活性化させる請求項２から４の何れかに記載の真空用筐体製造方法。
【請求項６】
前記ゲッタ活性化装置が、前記環状コイルの周囲に設けられた熱反射板を有し、
前記熱反射板の中心が、前記環状コイルの中心と一致しない位置にあり、且つ、前記熱反射板の焦点が、前記環状コイルの中心の法線上にあり、
前記ゲッタ活性化工程において、前記ゲッタ活性化装置が、前記非蒸発型ゲッタを加熱し、活性化する請求項５記載の真空用筐体製造方法。
【請求項７】
前記真空用筐体の開口部が、雌ねじ部を有し、
前記封止栓が、雄ねじ部を有しており、
前記封止工程において、前記雄ねじ部と、前記雌ねじ部とが係合することにより、前記真空用筐体の前記第１の開口部を封止する請求項１から６の何れかに記載の真空用筐体製造方法。
【請求項８】
前記封止装置が、前記封止栓を保持するためのチタン、ジルコニウム、ハフニウム、モリブデン、タングステンの内いずれか１種若しくは２種以上の合金或いは熱間金型用鋼で形成された治具を有し、
前記ゲッタ活性化工程において、前記治具に保持された前記封止栓が加熱される請求項２から７のいずれかに記載の真空用筐体製造方法。
【請求項９】
前記封止装置が、前記治具を支持する支持部を有しており、
当該支持部が前記冷却装置に接触しており、
前記冷却工程において、前記治具が、前記真空用筐体の前記開口部の中心の法線上に移動し、前記冷却装置の近傍に位置する請求項８記載の真空用筐体製造方法。
【請求項１０】
前記封止栓の前記雄ねじ部が形成されてない領域が、前記雄ねじ部が形成された領域より薄い肉厚を有し、
前記封止工程において、前記封止栓が、前記真空用筐体の前記開口部に係合し、封止する請求項７から９の何れかに記載の真空用筐体製造方法。
【請求項１１】
真空用筐体に設けられた開口部と接続し、前記真空用筐体の排気を行う排気チャンバと、
前記真空用筐体の前記開口部を封止する封止栓に充填された非蒸発型ゲッタの活性化を行うゲッタ活性化装置と、
前記ゲッタ活性化装置により加熱された前記封止栓の冷却を行う冷却装置と、
前記真空用筐体の前記開口部に前記封止栓を挿入し、前記真空用筐体を封止する封止装置と、を有する真空用筐体製造装置であって、
前記ゲッタ活性化装置の中心と、前記封止栓の中心と、前記冷却装置とが、前記真空用筐体の前記開口部の中心の法線上に配置され、
前記封止装置が、前記封止栓を前記法線上に移動させることによって前記真空用筐体の前記開口部を封止する真空用筐体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、センサの真空パッケージの製造方法に関し、特に遠赤外線検出器のように断熱性を必要とし、且つ、耐熱性の低い部材を用いて構成するセンサの真空パッケージの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内部を真空に保ち、電子機器等を収納する実装形態において、特開平１０−１４８５７８号では、センサを固定し外部との接続端子を設けた下部ステムと、受光窓を備えたキャップとを合わせて周縁を気密封止してパッケージを形成する技術が開示されている。
【０００３】
このような実装形態には、封止後に真空パッケージを構成する部材から発生されるガスを吸収するためのゲッタが、真空パッケージの内部に挿入されている。
【０００４】
当該ゲッタを少量とするために、製造工程において、超高真空に到達した状態で当該真空パッケージの封止が行われ、また、内部の超高真空を維持するために、電力を供給するピン上に、活性化のためのヒータを内蔵したゲッタを固定し、当該ゲッタを真空排気時または真空封止後に加熱して活性化が行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、真空パッケージの超高真空までの真空排気に多くの時間を必要とし、且つ、上述のヒータ内蔵型ゲッタが非常に高価である事が、真空実装のセンサのコストが上がる要因となっている。
【０００６】
また、初期排気圧力と、センサの設計寿命とから決定されるゲッタの必要挿入量を、何ら障害なく真空パッケージ内に挿入するためには、設計、コスト、組立方法などの点において、多大な労力を必要とする。
【０００７】
したがって、真空実装のセンサのコストダウンを図るためには、排気時間を短縮し、任意の量のゲッタを簡単な方法で挿入した真空パッケージを製造可能な工程が必要である。
【０００８】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、排気時間の短縮及び任意の量のゲッタを真空容器内へ容易に封入する方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
（１）上記目的を達成するために、本発明によれば、真空用筐体に設けられた開口部を介して、排気を行う排気工程と、前記開口部を封止するための封止栓に充填された非蒸発型ゲッタを活性化させるゲッタ活性化工程と、前記真空用筐体の前記開口部に前記封止栓を係合させて封止する封止工程と、を有する真空用筐体製造方法が提供される。
【００１０】
真空用筐体製造方法において、排気工程で真空用筐体に具備された開口部を介して真空用筐体の排気を行い、ゲッタ活性化工程で真空用筐体の封止を行うための封止栓に充填された非蒸発型ゲッタの活性化を行い、封止工程で、真空用筐体の開口部に非蒸発型ゲッタが充填された封止栓を係合させて封止することにより、真空用筐体への非蒸発型ゲッタの挿入を容易に行うことが可能となる。
【００１１】
（２）上記発明においては、特に限定されないが、前記排気工程において、前記真空用筐体に設けられた前記開口部を排気チャンバに接続し、前記排気チャンバが、前記真空用筐体の排気を行い、前記ゲッタ活性化工程において、前記排気チャンバの内部に設けられたゲッタ活性化装置が、前記真空用筐体の前記開口部を封止するための封止栓に充填された非蒸発型ゲッタを活性化させ、前記封止工程において、前記排気チャンバの内部に設けられた封止装置が、前記真空用筐体の前記開口部に前記封止栓を係合させて封止することがより好ましい。
【００１２】
真空用筐体の製造方法の排気工程において、真空用筐体の開口部を排気チャンバに接続し、当該排気チャンバが、当該真空用筐体の内部を排気することにより、真空用筐体の内部が真空に達する。次に、ゲッタ活性化工程において、排気チャンバの内部に設けられたゲッタ活性化装置が、真空用筐体の開口部を封止するための封止栓に充填された非蒸発型ゲッタを加熱し、活性化させる。次に、封止工程において、排気チャンバの内部に設けられた封止装置が、当該封止栓を真空用筐体の開口部に挿入し、係合させて当該真空用筐体を封止することにより、真空用筐体の真空封止を短時間で行うことが可能となる。
【００１３】
（３）上記発明においては、特に限定されないが、前記真空用筐体の前記開口部の中心の法線上に、前記封止栓の中心と、前記ゲッタ活性化装置の中心と、が配置され、前記封止工程において、前記封止装置が、前記封止栓を前記法線上に移動させて、前記真空用筐体の前記開口部を封止することがより好ましい。
【００１４】
真空用筐体の開口部の中心の法線上に、封止栓の中心と、ゲッタ活性装置の中心とを配置し、封止工程において、封止装置による封止栓の動作を当該法線上のみの動作にすることにより、真空用筐体製造装置の簡略化することが可能となる。
【００１５】
（４）上記発明においては、特に限定されないが、前記ゲッタ活性化工程後に、前記法線上に設けられた冷却装置により前記封止栓を冷却させる冷却工程を有し、前記封止工程において、前記封止装置が、前記冷却工程で冷却された前記封止栓を前記真空用筐体の前記開口部に係合させて封止することがより好ましい。
【００１６】
真空用筐体製造装置の内部に冷却装置を設け、冷却工程において、当該冷却装置により、ゲッタ活性化工程において加熱された封止栓を冷却する。次に、封止工程において、当該冷却された封止栓を真空用筐体に挿入することにより、熱によるセンサの特性への影響を防止することが可能となる。
【００１７】
（５）上記発明においては、特に限定されないが、前記ゲッタ活性化装置が、環状コイルを有し、前記ゲッタ活性化工程において、前記ゲッタ活性化装置が、直流電流、若しくは、低周波電流、或いは、高周波電流で前記環状コイルを加熱することにより、前記非蒸発型ゲッタを活性化させることがより好ましい。
【００１８】
ゲッタ活性化装置に環状コイルを具備させ、ゲッタ活性化工程において、ゲッタ活性化装置が、直流電流、若しくは、低周波電流、或いは、高周波電流で当該環状コイルを加熱し、非蒸発型ゲッタを活性化することにより、封止栓の動作を真空用筐体の開口部の中心の法線上における直線動作とすることが可能となる。
【００１９】
（６）上記発明においては、特に限定されないが、前記ゲッタ活性化装置が、前記環状コイルの周囲に設けられた熱反射板を有し、前記熱反射板の中心が、前記環状コイルの中心と一致しない位置にあり、且つ、前記熱反射板の焦点が、前記環状コイルの中心の法線上にあり、前記ゲッタ活性化工程において、前記ゲッタ活性化装置が、前記非蒸発型ゲッタを加熱し、活性化することがより好ましい。
【００２０】
環状コイルの周囲に熱反射板を設け、当該熱反射板の中心が、環状コイルの中心と一致しない位置にあり、且つ、当該熱反射板の焦点が、環状コイルの中心の法線上とすることにより、ゲッタ活性化工程において、効率的に非蒸発型ゲッタを加熱することが可能となる。
【００２１】
（７）上記発明においては、特に限定されないが、前記真空用筐体の開口部が、雌ねじ部を有し、前記封止栓が、雄ねじ部を有しており、前記封止工程において、前記雄ねじ部と、前記雌ねじ部とが係合することにより、前記真空用筐体の前記第１の開口部を封止することがより好ましい。
【００２２】
真空用筐体の開口部が、雌ねじ部を有し、封止栓が雄ねじ部を有し、封止工程において、雌ねじ部と、雄ねじ部とが係合することにより、真空用筐体の開口部が封止されることにより、封止における適切な圧力を容易に印加することが可能となる。
【００２３】
（８）上記発明においては、特に限定されないが、前記封止装置が、前記封止栓を保持するためのチタン、ジルコニウム、ハフニウム、モリブデン、タングステンの内いずれか１種若しくは２種以上の合金或いは熱間金型用鋼で形成された治具を有し、前記ゲッタ活性化工程において、前記治具に保持された前記封止栓が加熱されることがより好ましい。
【００２４】
封止装置が、封止栓を保持する治具を有し、当該治具をチタン、ジルコニウム、ハフニウム、モリブデン、タングステンの内いずれか１種若しくは２種以上の合金或いは熱間金型用鋼で形成することにより、ゲッタ活性化工程における封止栓の加熱時に当該治具と、封止栓との溶着を防止することが可能となる。
【００２５】
（９）上記発明においては、特に限定されないが、前記封止装置が、前記治具を支持する支持部を有しており、当該支持部が前記冷却装置に接触しており、前記冷却工程において、前記治具が、前記真空用筐体の前記開口部の中心の法線上に移動し、前記冷却装置の近傍に位置することがより好ましい。
【００２６】
封止装置の治具の支持部と冷却装置とを接触させ、冷却工程において、当該治具が、真空用筐体の開口部の中心の法線上を移動し、当該治具を冷却装置の近傍に位置させ、封止栓の動作を当該法線上の直線動作にすることにより、真空用筐体製造装置の簡略化することが可能となる。
【００２７】
（１０）上記発明においては、前記封止工程において、前記封止栓の前記雄ねじ部が形成されてない領域が、前記雄ねじ部が形成された領域より薄い肉厚を有し、前記封止工程において、前記封止栓が、前記真空用筐体の前記開口部に係合し、封止することがより好ましい。
【００２８】
封止工程において、雄ねじ部が形成された領域より、雄ねじ部が形成されていない領域の肉厚の方が薄く形成された封止栓により、真空用筐体の開口部を封止することにより、封止栓に充填可能な非蒸発型ゲッタの量を調整することが可能となる。
【００２９】
（１１）上記目的を達成するために、本発明によれば、真空用筐体に設けられた開口部と接続し、前記真空用筐体の排気を行う排気チャンバと、前記真空用筐体の前記開口部を封止する封止栓に充填された非蒸発型ゲッタの活性化を行うゲッタ活性化装置と、前記ゲッタ活性化装置により加熱された前記封止栓の冷却を行う冷却装置と、前記真空用筐体の前記開口部に前記封止栓を挿入し、前記真空用筐体を封止する封止装置と、を有する真空用筐体製造装置であって、前記ゲッタ活性化装置の中心と、前記封止栓の中心と、前記冷却装置とが、前記真空用筐体の前記開口部の中心の法線上に配置され、前記封止装置が、前記封止栓を前記法線上に移動させることによって前記真空用筐体の前記開口部を封止する真空用筐体製造装置が提供される。
【００３０】
真空用筐体製造装置が、真空用筐体の開口部と接続し、当該真空用筐体の排気を行う排気チャンバと、当該真空用筐体の開口部を封止するための封止栓に充填された非蒸発型ゲッタの活性化を行うゲッタ活性化装置と、当該ゲッタ活性化装置により加熱された封止栓の冷却を行う冷却装置と、当該冷却された封止栓により真空用筐体の開口部を封止する封止装置とを有し、ゲッタ活性化装置の中心と、封止栓の中心と、冷却装置とが、真空用筐体の開口部の中心の法線上に配置され、封止栓を当該法線上を移動させ、真空用筐体の開口部の封止を行うことにより、短時間で真空用筐体の真空封止を行うことが可能となると共に、当該製造装置の構造の簡略化及び設備コストの低減を図ることが可能となる。
【００３１】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、真空用筐体の内部にゲッタを活性化するための加熱機構を具備させる必要がなくなり、また、真空用筐体への安価なゲッタの容易な挿入が可能となり、安価な真空用筐体を提供することが可能となる。また、初期排気圧力と、センサの設計寿命とから決定されるゲッタの必要挿入量に対して、封止栓の形状、或いは、構造で対応することにより、任意の量のゲッタを真空用筐体に封入することが可能となり、設計、コスト、組立方法などの点において、多大な労力を費やす必要がなくなる。
【００３２】
請求項２記載の発明によれば、排気チャンバの内部に具備されたゲッタ活性化装置により、ゲッタの活性化を行い、排気チャンバの内部に具備された封止装置により真空用筐体の封止を行うことにより、短時間で真空用筐体の真空封止を行うことが可能になる。
【００３３】
請求項３記載の発明によれば、封止栓に充填されたゲッタの活性化と、当該封止栓による真空用筐体の封止と、を同軸上で行うことにより、真空用筐体製造装置の構造の簡略化及び設備コストの低減を図ることが可能となる。
【００３４】
請求項４記載の発明によれば、封止栓を冷却することにより、ゲッタ活性化工程において加熱された封止栓の熱が、真空用筐体に熱伝導することがなく、真空用筐体に実装されたセンサの特性の変化を防止する。また、真空用筐体の封止後における当該封止栓の加熱後の冷却収縮によるエアリークが発生せず、真空用筐体の内部の真空を維持することが可能となる。
【００３５】
請求項５記載の発明によれば、ゲッタ活性化装置を環状コイルとすることにより、真空用筐体の開口部の中心の法線上での封止栓の動作を妨げることなく、直線動作とすることが可能となるので、真空用筐体製造装置を簡略化することが出来、設備コストの低減を図ることが可能となる。
【００３６】
請求項６記載の発明によれば、環状コイルのみによるゲッタの加熱の場合と比較して、効果的に加熱することが可能となり、且つ、熱反射板の後方の温度上昇を防止し、真空用筐体に実装されたセンサの特性の変化を防止する。
【００３７】
請求項７記載の発明によれば、真空用筐体の開口部への封止栓による封止において、適切な圧力を容易に印加することが可能となる。
【００３８】
請求項８記載の発明によれば、ゲッタ活性化工程における加熱において、封止栓を保持する封止装置の治具が、封止栓と溶着するのを防止することが可能となる。
【００３９】
請求項９記載の発明によれば、封止栓の動作を当該法線上の直線動作にすることにより、真空用筐体製造装置の構造の簡略化及び設備コストの低減を図ることが可能となる。また、ゲッタ活性化工程において加熱された封止栓の熱が、真空用筐体に伝わることがないので、真空用筐体に実装されたセンサの特性の変化を防止する。
【００４０】
請求項１０記載の発明によれば、封止栓内部の容積を増加させることにより、ゲッタの充填量を増加させることが可能となり、真空用筐体への必要挿入量に容易に対応することが可能となる。
【００４１】
請求項１１記載の発明によれば、短時間で真空用筐体の真空封止を行うことが可能となると共に、真空用筐体製造装置の内部における封止栓の動作を１軸上の運動に限定することにより、当該製造装置の構造の簡略化及び設備コストの低減を図ることが可能となる。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００４３】
［第１実施形態］図１から図８は、本発明の第１実施形態における図である。
【００４４】
図１は、赤外線センサ６の真空用筐体である真空パッケージ１の製造のための真空封止装置１００の断面図及び真空封止の第１工程である排気工程を示す図である。図２は、真空パッケージ１の断面図である。図３及び図４は、封止栓であるプラグ２１の断面図を示す図である。なお、図３は非蒸発型のピル状ゲッタ２２ａを充填した場合のプラグ２１を示し、図４はペースト状若しくは粉体ゲッタ２２ｂを充填した場合のプラグ２１を示す。図５は、ゲッタ２２を活性化するためのゲッタ活性化装置３０の環状コイル３１及び環状反射鏡３２の配置を示す図である。
【００４５】
図１に示すように、本発明の第１実施形態における真空封止装置１００は、排気装置１０と、封止装置２０と、ゲッタ活性化装置３０と、冷却装置４０とから構成され、排気装置１０の上部に真空用筐体である真空パッケージ１が装着されている。
【００４６】
図２に示すように、当該真空パッケージ１は、上部に受光部となる赤外線透過窓２がキャップ３に支持されており、当該赤外線透過窓２とキャップ３とは、気密接着されている。さらに、当該キャップ３は、ステム４に支持されており、キャップ３と、ステム４との間の接合部９は、気密溶接されている。
【００４７】
そして、赤外線透過窓２と対向するステム４上の中央部には、赤外線センサ６が実装されている。また、当該赤外線センサ６の周囲のステム４には、周囲から絶縁され、真空パッケージ１の外部との電気的接続用の貫通端子５が設けられている。さらに、当該赤外線センサ６と、貫通端子５との間には、ボンディングワイヤ７が具備されており、当該ボンディングワイヤ７を介して、赤外線センサ６と、貫通端子５とが電気的に接続されている。
【００４８】
ステム４には、図２に示すように、排気装置１０による排気のための第１の開口部８が具備されており、後述するように、当該第１の開口部８より排気が行われ、プラグ２１により封止が行われる。
【００４９】
排気装置１０は、赤外線センサ６を実装した真空パッケージ１の内部に存在するガスの排気を行い、当該真空パッケージ１の内部を真空にするための手段である。当該排気装置１０には、図１に示すように、排気チャンバ１１の上部に装着された真空パッケージ１の第１の開口部８から排気可能なように、当該真空パッケージ１の外寸より小さな第２の開口部１２が設けられている。そして、真空パッケージ１と当該排気チャンバ１１との装着部の気密性を高めるために、当該第２の開口部１２の周囲には、真空用Ｏ−リング１３が具備されている。当該排気装置１０による真空パッケージ１の内部のガスの排気は、排気チャンバ１１の下部に設けられた排気配管１４を介して真空ポンプ（不図示）によって行われる。
【００５０】
封止装置２０は、ゲッタ２２を真空パッケージ１の内部に挿入し、当該真空パッケージ１を封止するための手段であり、封止栓であるプラグ２１を移動させるための、プラグ保持治具２７と、ロッド２８とから構成されている。
【００５１】
図３に示すように、プラグ２１は、金属製で中空の概略円錐形状を有しており、その頂点部は、第３の開口部２４となっており、他端が閉じた形状である。そして、その内部には、成形された非蒸発型のピル状ゲッタ２２ａが充填されている。
【００５２】
当該プラグ２１の外側側面部には、真空パッケージ１に具備された第１の開口部８の直径と実質的に同一径を有する同径部２５が具備されている。さらに、当該同径部２５及びその近傍の領域である同径部近傍領域２３は、真空パッケージ１の第１の開口部８の外側縁８ａとの気密性を高めるために、鏡面仕上げ、若しくは、円周方向への切削仕上げがなされている。
【００５３】
なお、プラグ２１に充填されるゲッタ２２は、上記ピル状ゲッタ２２ａに限定されず、図４に示すように、プラグ２１に成形焼結前のペースト状若しくは粉体ゲッタ２２ｂを充填してもよく、或いは、さらにこれを成形焼結させたゲッタでもよい。図４に示すプラグ２１の形状は、図３の場合と同様に、金属製で中空の概略円錐形状を有しており、その頂点部は、第３の開口部２４となっており、他端が閉じた形状である。そして、その外側側面部に同径部２５が具備されており、当該同径部２５及びその近傍領域２３は、鏡面仕上げ、若しくは、円周方向への切削仕上げがなされている。
【００５４】
図５に示すように、プラグ保持治具２７及びロッド２８は、プラグ２１を真空パッケージ１の第１の開口部８の中心の法線２６上に直動運動及び当該法線２６を中心に回転運動させる手段である。図１に示すように、プラグ保持治具２７は、プラグ２１を当該プラグ２１の底面部で保持しており、当該プラグ保持治具２７は、ロッド２８の先端部に固定されている。当該ロッド２８は、排気チャンバ１１の外部から駆動されており、真空パッケージ１の第１の開口部８の中心の法線２６上で直線運動可能であり、また、法線２６を中心に回転運動可能となっており、後述するゲッタ活性化装置３０及び冷却装置４０へのプラグ２１の移動と、真空パッケージ１の第１の開口部８へのプラグ２１の挿入及び係合とを可能としている。当該ロッド２６の排気チャンバ１１における外部への貫通箇所には、気密性への影響が生じないように、真空シール２９が設けられいる。
【００５５】
以上のように、プラグ２１の移動を、真空パッケージ１の第１の開口部８の中心の法線２６上の直線運動及び回転運動のみとすることにより、真空封止装置１００の構造の簡略化及び設備コストの低減を図ることが可能となる。
【００５６】
ゲッタ活性化装置３０は、プラグ２１の内部のゲッタ２２を加熱して、活性化させるための手段であり、環状コイル３１と、環状反射鏡３２とから構成されている。図１に示すように、環状コイル３１は、上述のプラグ２１の移動及び回転の軸である法線２６を中心とするように設けられており、当該環状コイル３１の内径は、プラグ２１が通り抜けて法線２６上を直動運動可能な大きさとなっている。当該環状コイル３１は、排気チャンバ１１の外部からの供給される直流電流、若しくは、低周波電流、或いは高周波電流により加熱される。
【００５７】
環状反射鏡３２は、図５に示すように、その内面に凹面反射鏡が具備されており、当該環状反射鏡３２の中心Ｒが、環状コイル３１の周囲を囲むように設けられており、環状コイル３１の中心Ｃと一致しない位置にあり、且つ、当該環状反射鏡３２の焦点が、環状コイル３１の中心Ｃの法線２６上になるように設けられている。なお、図５の場合は、環状反射鏡３２の焦点と、環状コイル３１の中心Ｃとが一致している。
【００５８】
以上のように、ゲッタ活性化装置３０として、環状コイル３１を設けることにより、法線２６上におけるプラグ２１の動作を妨げずに、当該プラグ２１の動作を法線２６上のみの運動に限定することにより、真空封止装置１００を簡略化が可能となり、設備コストの低減を図ることが可能となる。また、環状反射鏡３２を設けることにより、環状コイル３１のみによる加熱の場合と比較して、プラグ２１に充填されたゲッタ２２を効果的に加熱することが可能となり、且つ、当該熱反射鏡３２の後方の温度上昇を防止し、真空パッケージ１に実装された赤外線センサ６の特性を変化させることがなくなる。
【００５９】
冷却装置４０は、上記環状コイル３１により加熱されたプラグ２１を冷却し、また、ロッド２８から真空シール２９への熱伝導を防止するための手段であり、冷却器４１と、冷媒配管４２とから構成されている。冷却器４１は、図１に示すように、排気チャンバ１１の内部における下方に設けられている。そして、当該冷却器４１は、封止装置２０のロッド２８の円周に接触して囲むような形状であり、法線２６上に位置するロッド２８は、当該冷却器４１を貫通している。当該冷却器４１には、排気チャンバ１１の外部から冷却配管４２を介して冷却媒体が供給される。
【００６０】
当該冷却装置４０の冷却器４１を、真空パッケージ１の第１の開口部８の中心の法線２６上のプラグ２１と真空用シール２９との間に配置することにより、プラグ２１の動作を法線２６上のみとし、真空封止装置１００の構造の簡略化及び設備コストの低減を図ることが可能となる。また、プラグ２１と、真空シール２９との間のロッド２８を当該冷却器４１に常時接触させることにより、プラグ２１の加熱時におけるロッド２８の熱伝導による真空用シール２９の劣化を防止することが可能となる。
【００６１】
次に、作用について説明する。
【００６２】
図１は、真空封止における第１工程を示す図であり、図６は第２工程を、図７は第３工程を、図８は、第４工程を示す図である。以下にこれらの図に基づいて順に各工程について説明する。
【００６３】
図１に示すように、第１工程である排気工程においては、排気装置１０の排気チャンバ１１の上部にある第２の開口部１２に、その周囲に配置された真空用Ｏ−リング１３を介して、赤外線センサ６を実装した真空パッケージ１を装着する。次に、真空ポンプを作動させ、排気チャンバ１１の下部に設けられた排気配管１４を介してガスの排気が行われ、真空パッケージ１内のガスも第１の開口穴８から排気され真空状態となっていく。
【００６４】
次に、第２工程であるゲッタ活性化工程において、図６に示すように、上記の排気装置１０によるガスの排気を続け、排気チャンバ１１の内部が、１×１０−３［Ｐａ］程度以下となったら、環状コイル３１の中心Ｃにプラグ２１が位置するように、プラグ保持治具２７を支持するロッド２８を鉛直方向に移動させる。図３に示すようなプラグ２１の内部に既に焼結された非蒸発型のピル状ゲッタ２２ａ（例えば、サエスゲッタース（SAES Getters）社製ＳＴ０７０型）が充填されている場合には、環状コイル３１に通電してプラグ２１の温度が約４５０℃となるまで加熱して昇温し、この状態で約１０分間加熱する。
【００６５】
なお、プラグ保持治具２７は、当該環状コイル３１による加熱において強度が変化しない熱間金型用鋼（例えば、ＪＩＳ  Ｇ４４０４のＳＫＤ４〜８、６１、６２、ＳＫＴ３、４等）やチタン、ジルコニウム、ハフニウム、モリブデン、タングステンなどを用いて製作し、窒化処理を行うことによって、当該プラグ保持治具２７の強度が低下させず、且つ、プラグ２１の底面部が、プラグ保持治具２７に溶着するのを防止することが可能となる。
【００６６】
なお、図４に示すように、プラグ２１内にペースト状ゲッタ２２ｂを充填した場合は、バインダーの蒸発に必要な温度まで昇温して、さらに活性化温度に達するまで昇温する。ペースト状ゲッタ２２ｂの場合、当該ペースト状ゲッタ２２ｂの焼結作業と、活性化作業とが連続して実施できるので、ゲッタの製作コストの低減が可能となる。
【００６７】
真空パッケージ１の第１の開口部８に、プラグ２１を挿入する際に、プラグ２１が高温のままでは、挿入後のプラグ２１の冷却により収縮が生じ、第１の開口部８の外側縁８ａと、当該プラグ２１との間に隙間が生じ、エアリークにより真空パッケージ１の気密性が維持されないため、プラグ２１の冷却を行う必要がある。
【００６８】
そのために、次に、第３工程である冷却工程において、図７に示すように、プラグ保持治具２７を支持するロッド２８を法線２６上の下方（図７において、矢印の方向）に移動させ、冷却器４１の近傍にプラグ保持治具２７を位置させ、プラグ２１の冷却を行う。
【００６９】
以上のように、冷却工程において、プラグ２１を保持するプラグ保持治具２７を当該冷却器４１の近傍に移動させることにより、プラグ２１の冷却速度を速めることが可能となる。
【００７０】
次に、第４工程である封止工程において、図８に示すように、ロッド２８を法線２６を中心に回転させながら上昇（図８において、矢印の方向）させて真空パッケージ１の第１の開口部８に、収縮しない程度に冷却されたプラグ２１を挿入し、係合させる。
【００７１】
この際、上述のプラグ２１の同径部２５の近傍領域２３と同様に、真空パッケージ１の第１の開口部８の側面部にも鏡面仕上げ、若しくは、円周方向の切削仕上げを行うことにより、真空パッケージ１の気密性を高めることが可能となる。プラグ２１の挿入、係合時において、鏡面仕上げ、若しくは円周方向の切削仕上げが行われているプラグ２１の同径部２５と、真空パッケージ１の第１の開口部８の外側縁８ａとが密着し、塑性変形することにより、効果的に真空封止される。
【００７２】
以上のような真空パッケージの製造方法により、簡単な排気設備で、真空パッケージの真空封止を短時間で効率よく行うことが可能となり、真空封止に必要とされるコストを削減することが可能となる。また、真空封止装置内部におけるプラグの動作を真空パッケージの第１の開口部の法線上の直動動作及び回転動作とすることにより、真空封止装置の構造及び動作が単純となり、設備コストが大幅に低減され、実質的に調整が不要となり、メンテナンスが容易になる。
【００７３】
さらに、ゲッタを活性化するための加熱機構を真空パッケージに内蔵させる必要がなくなり、また、真空パッケージへのゲッタの容易な挿入が可能となるため、安価な真空パッケージを提供することが可能となる。
【００７４】
第１実施形態の真空パッケージの真空封止においては、真空パッケージの第１の開口部にプラグを挿入し、押圧する方法について説明したが、以下に、第２実施形態として、真空パッケージの第１の開口部の側面部及びプラグの側面部にねじ部を設け、ねじ込みにより加圧を行い、真空封止する方法について説明する。
【００７５】
［第２実施形態］真空パッケージ１の第１の開口部８及びプラグ２１以外の真空封止装置１００及び真空パッケージ１の構造は、上記の第１実施形態と同様の構造である。
【００７６】
図９は、第２実施形態における真空パッケージ１を示している。当該真空パッケージ１は、第１の開口部８以外は、第１実施形態と同様の構造である。第１の開口部８の側面部には、後述のプラグ２１に形成された第１の雄ねじ部５２と係合する第１の雌ねじ部５１が形成されている。
【００７７】
図１０は、第２実施形態におけるプラグ２１を示す図である。図１０に示すように、当該プラグ２１は、中空の形状であり、一端が第３の開口部２４となっており、他端が閉じた形状である。その内部にはペースト状或いは粉体ゲッタ２２ｂが充填されている。そして、当該プラグ２１の側面部の一部には、上記真空パッケージ１の第１の開口部８の側面部に形成された第１の雌ねじ部５１に係合するための、第１の雄ねじ部５２が形成されている。当該第１の雄ねじ部５２より下部には、真空パッケージ１の第１の開口部８の直径と同一径の同径部２５と、当該同径部２５の近傍の領域である同径部近傍領域２３と、を有する頂点の無い概略円錐の形状が具備されており、当該同径部２５及び同径部近傍領域２３は、第１の開口部８の外側縁８ａとの気密性を高めるために、鏡面仕上げ、若しくは、円周方向の切削仕上げがなされている。
【００７８】
当該真空パッケージ１の真空封止の方法においては、第１実施形態と同様に、第１工程において、排気装置１０の排気チャンバ１１の上部に設けられた第２の開口部１２に真空パッケージ１を装着し、真空ポンプを作動させ、排気を開始する。
【００７９】
排気により排気チャンバ１１の内部が１×１０−３［Ｐａ］程度以下の圧力に達したら、次に、第２工程として、ロッド２８を移動させ、プラグ２１を環状コイル３１の中心に位置するように移動させ、加熱を行い、ペースト状ゲッタ２２ｂを焼結させ、活性化させる。
【００８０】
次に、第３工程においては、ロッド２８を法線２６上を下向きに移動させ、活性化したペースト状ゲッタ２２ｂを有するプラグ２１を冷却器４１の近傍に位置させ、冷却を行う。
【００８１】
次に、第４工程においては、ロッド２８を法線２６上に回転させながら上昇させ、真空パッケージ１のステム４に具備された第１の開口部８に挿入する。プラグ２１の側面部に形成された第１の雄ねじ部５２が、第１の開口部８の側面部に形成されている第１の雌ねじ部５１に当接するまで挿入し、当接後、ロッド２８の回転により、第１の開口部８の第１の雌ねじ部５１と、プラグ２１の第１の雄ねじ部５２とが螺合する。当該回転は、図１０に示すプラグ２１の同径部２５が、ステム４に密着し、当該同径部２５と、第１の開口部８の外側縁８ａとが塑性変形するまで行われる。真空パッケージ１へのプラグ２１の封止をねじ込みとすることにより、効率的に圧力の印加を行え、第１の開口部８の外側縁８ａと、同径部２５との接触面における塑性変形量が増し、真空パッケージ１の気密性が飛躍的に向上する。
【００８２】
なお、プラグ２１内部には、非蒸発型のピル状ゲッタ２２ａが充填されていてもよい。
【００８３】
上記第１実施形態及び第２実施形態においては、プラグ２１の内部に充填可能なゲッタの量が限定されているため、初期排気圧力とセンサの設計寿命から決定されるゲッタの必要挿入量が多い場合、当該挿入量を十分に充填出来ない場合がある。以下に、第３実施形態として、ゲッタの必要挿入量が多い場合に対応するためのプラグ２１の構造について説明する。
【００８４】
［第３実施形態］第３実施形態における封止装置２０のプラグ２１以外の真空封止装置１００及び真空パッケージ１の構造は、上記の第２実施形態と同様の構造である。
【００８５】
図１１は、第３実施形態におけるプラグ２１を示す図である。当該プラグ２１は、第２実施形態と同様に、中空の形状であり、一端が第３の開口部２４となっており、他端が閉じた形状である。その内部にはペースト状或いは粉体ゲッタ２２ｂが充填されている。そして、当該プラグ２１の側面部の一部には、上記真空パッケージ１の第１の開口部８の側面部に形成された第１の雌ねじ部５１に係合するための、第１の雄ねじ部５２が形成されている。当該第１の雄ねじ部５２より下部には、真空パッケージ１の第１の開口部８の直径と同一径の同径部２５と、当該同径部２５の近傍の領域である同径部近傍領域２３と、を有する概略円錐の形状が具備されており、当該同径部２５及び同径部近傍領域２３は、第１の開口部８の外側縁８ａとの気密性を高めるために、鏡面仕上げ、若しくは、円周方向の切削仕上げがなされている。
【００８６】
そして、充填されるペースト状或いは粉体ゲッタ２２ｂの充填可能量を増加させるために、当該プラグ２１の側面部の第１の雄ねじ部５２より上部の雄ねじが形成されていない領域であるねじ非形成領域５３の内側の肉厚を薄くし、中空部分の容積を増加している。
【００８７】
なお、プラグ２１の第１の雄ねじ部５２の肉厚を変更せずに、ねじ非形成領域５３のみの肉厚を変更しているので、封止工程の第１の開口部８の第１の雌ねじ部５１と、プラグ２１の第１の雄ねじ部５２との係合において、機械的強度に問題はない。
【００８８】
ゲッタの充填可能量を増加させるプラグ２１の他の構造を図１２に示す。図１２に示すように、当該プラグ２１は、中空の形状であり、一端が第３の開口部２４となっており、他端の開口部に概略円柱形状のキャップ５４が具備されている。当該キャップ５４内部にプラグ２１の中空の領域が拡大され、ゲッタの充填量を増加することが可能となっている。そして、プラグ２１とキャップ５４とは、溶接面５５でシールがなされており、当該キャップ５４の長さを変えることによりゲッタ２２ｂの必要挿入量に対応することが可能となっている。
【００８９】
当該プラグ２１の側面部には、真空パッケージ１の第１の開口部８の側面部に形成された第１の雌ねじ部５１と係合可能な第１の雄ねじ部５２が形成されている。当該第１の雄ねじ部５２の下部には、真空パッケージ１の第１の開口部８の直径と同一径の同径部２５と、当該同径部２５の近傍の領域である同径部近傍領域２３と、を有する概略円錐の形状が具備されており、当該同径部２５及び同径部近傍領域２３は、第１の開口部８の外側縁８ａとの気密性を高めるために、鏡面仕上げ、若しくは、円周方向の切削仕上げがなされている。この形状は、特にペースト状或いは粉体ゲッタ２２ｂに適している。
【００９０】
ゲッタの充填可能量を増加させるプラグ２１のさらに他の構造を図１３に示す。図１３に示すように、当該プラグ２１は、中空の形状であり、一端が第３の開口部２４となっており、他端の開口部の外側側面部に第２の雄ねじ部５６が形成されている。また、キャップ５４の内側には、当該第２の雄ねじ部５６と係合するための第２の雌ねじ部５７が形成されており、当該プラグ２１の雄ねじ部５６と、キャップ５４の雌ねじ部５７とが係合することにより、ゲッタの充填される空間が形成される。
【００９１】
さらに、図１２の場合と同様に、プラグ２１の上部の側面部には、真空パッケージ１の第１の開口部８の側面部に形成された第１の雌ねじ部５１と係合可能な第１の雄ねじ部５２が形成されている。当該第１の雄ねじ部５２の下部には、真空パッケージ１の第１の開口部８の直径と同一径の同径部２５と、当該同径部２５の近傍の領域である同径部近傍領域２３と、を有する概略円錐の形状が具備されており、当該同径部２５及び同径部近傍領域２３は、第１の開口部８の外側縁８ａとの気密性を高めるために、鏡面仕上げ、若しくは、円周方向の切削仕上げがなされている。
【００９２】
当該プラグ２１と、キャップ５４とから形成される内部空間に非蒸発型のピル状ゲッタ２２ａを充填後、ゲッタ活性化工程でプラグ２１を加熱し、封止工程において、当該プラグ２１の真空パッケージ１の第１の開口部８へのねじ込み封止と同時に、当該プラグ２１とキャップ５４とのねじ込みも同時に可能となる。この形状は、特に、プラグ２１の上部の第３の開口部２４から充填出来ないピル状ゲッタ２２ａに適している。
【００９３】
当該真空パッケージ１の真空封止の方法においては、第２実施形態と同様に、第１工程において、真空封止装置１００の上部に設けられた第２の開口部１２に真空パッケージ１を装着し、真空ポンプを作動させ、ガスの排気を開始する。
【００９４】
当該排気により排気チャンバ１１の内部が、１×１０−３［Ｐａ］程度以下の圧力に達したら、次に、第２工程として、プラグ保持治具を支持するロッド２８を移動させ、プラグ２１を環状コイル３１の中心に位置させ、加熱を行い、ゲッタ２２を活性化させる。なお、図１１、図１２に示すように、ペースト状ゲッタ２２ｂが充填されている場合は、加熱し、焼結させ、活性化させる。
【００９５】
次に、第３工程においては、ロッド２８を鉛直下向きに移動させ、活性化したゲッタ２２を有するプラグ２１を冷却器４１の近傍に位置させ、冷却を行う。
【００９６】
次に、第４工程においては、ロッド２８を回転させながら鉛直上向きに上昇させ、冷却されたプラグ２１を真空パッケージ１のステム４に具備された第１の開口部８に挿入する。プラグ２１の側面部に形成された第１の雄ねじ部５２が、第１の開口部８の側面部に形成されている第１の雌ねじ部５１に当接するまで挿入し、当接後、ロッド２８の回転により、第１の開口部８の第１の雌ねじ部５１と、プラグ２１の第１の雄ねじ部５２とが螺合する。
【００９７】
なお、プラグ２１の形状が図１３に示すような場合は、当該第１の雌ねじ部５１と、第１の雄ねじ部５２との螺合と同時に、第２の雄ねじ部５６と、第２の雄ねじ部５７との螺合が行われる。
【００９８】
当該回転は、当該回転は、図１１、図１２、図１３に示すプラグ２１の同径部２５が、ステム４に密着し、当該同径部２５と、第１の開口部８の外側縁８ａとが塑性変形するまで行われる。
【００９９】
以上のように、真空パッケージ１へのゲッタ２２ａ、２２ｂの必要挿入量に対応して、プラグ２１の形状或いは構造で対応することにより、任意の量のゲッタ２２ａ、２２ｂを容易に真空パッケージ１に封入することが可能となる。
【０１００】
なお、以上の説明で使用した全ての図は、本発明における構成要素の構造及び工程の説明を容易にするために、便宜上簡略化されており、厳密な寸法等を記載したものではない。
【０１０１】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態における真空封止装置の断面図及び真空封止の第１工程を示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態における真空パッケージの断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態におけるプラグの断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態における他のプラグの断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態における環状コイル及び熱反射鏡の配置を示す図である。
【図６】本発明の第１実施形態における真空封止の第２工程を示す図である。
【図７】本発明の第１実施形態における真空封止の第３工程を示す図である。
【図８】本発明の第１実施形態における真空封止の第４工程を示す図である。
【図９】本発明の第２実施形態における真空パッケージの断面図である。
【図１０】本発明の第２実施形態におけるプラグの断面図である。
【図１１】本発明の第３実施形態におけるプラグの断面図である。
【図１２】本発明の第３実施形態における他のプラグの断面図である。
【図１３】本発明の第３実施形態におけるさらに他のプラグの断面図である。
【符号の説明】
１…真空パッケージ
２…赤外線透過窓
３…キャップ
４…ステム
５…貫通端子
６…赤外線センサ
７…ボンディングワイヤ
８…第１の開口部
８ａ…第１の開口部の外側縁
９…接合部
１０…排気装置
１１…排気チャンバ
１２…第２の開口部
１３…真空用Ｏ−リング
１４…排気用配管
２０…封止装置
２１…プラグ
２２…ゲッタ
２２ａ…ピル状ゲッタ
２２ｂ…ペースト状或いは粉体ゲッタ
２３…同径部近傍領域
２４…第３の開口部
２５…第１の開口部と同径部
２６…法線
２７…プラグ保持治具
２８…ロッド
２９…真空シール
３０…ゲッタ活性化装置
３１…環状コイル
３２…環状反射鏡
４０…冷却装置
４１…冷却器
４２…冷媒配管
５１…第１の雌ねじ部
５２…第１の雄ねじ部
５３…ねじ非形成領域
５４…キャップ
５５…溶接面
５６…第２の雄ねじ部
５７…第２の雌ねじ部
１００…真空封止装置
Ｃ…環状コイルの中心
Ｒ…環状反射鏡の中心
【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】
0003736470.tif 000008
【図８】
0003736470.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
0003736470.tif 000012
【図１２】
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【図１３】
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