JPH06249709A

JPH06249709A - 赤外線検出器

Info

Publication number: JPH06249709A
Application number: JP5341291A
Authority: JP
Inventors: Kazutaka Okamoto; 一隆岡本; Koichi Matsumoto; 浩一松本; Hideji Takada; 秀次高田
Original assignee: Horiba Ltd
Current assignee: Horiba Ltd
Priority date: 1992-12-30
Filing date: 1993-12-11
Publication date: 1994-09-09
Anticipated expiration: 2015-05-29
Also published as: JP3047379B2

Abstract

(57)【要約】【目的】長期にわたって良好な気密性を維持すること
ができる赤外線検出器を提供すること。【構成】赤外線透過材料よりなる母材５に波長選択性
多層膜６を形成した赤外線透過窓材４を、赤外線検出素
子９を収容した容器１に形成された開口部３に対して接
合した赤外線検出器において、前記窓材４における少な
くとも母材５の多層膜６によって挟まれる断面部分５ａ
にハンダ可能な金属層１８を形成するとともに、前記容
器１における窓材４の接合予定部分１９をハンダ可能な
表面状態とし、窓材４を前記接合予定部分１９にハンダ
を用いて接合した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、人体などから発せら
れる赤外線を検出する赤外線検出器に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記赤外線検出器の一つに、例えば実開
平２−１１８８４２号公報に示される焦電型赤外線検出
器がある。これを図５および図６を用いて説明すると、
図５において、１は鉄やニッケルあるいはコバールなど
の金属よりなる下部開放型の筒状の容器で、その上面部
２のほぼ中央には開口部３が形成されている。４は開口
部３を容器１の上方から閉塞するように設けられた赤外
線透過窓材（以下、単に窓材という）で、図６に示すよ
うに、シリコン、ゲルマニウムなどの半導体を母材５と
し、この母材５の両面に波長選択性多層膜（以下、単に
多層膜という）６を形成してなるもので、その周側面の
ほぼ全体と開口部３の周辺部とを、絶縁性樹脂接着剤７
を用いて上面部２の上方から容器１に接合されている。
８は補助的に設けられる導電性樹脂接着剤である。

【０００３】９は窓材４に対して受光部電極１０，１１
を臨ませるようにして容器１内に収容された赤外線検出
素子で、例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛系の酸化
物セラミックス）よりなる。この赤外線検出素子９は、
スペーサ１２を介してセラミックなどよりなる回路基板
１３上に設けられている。そして、回路基板１３の下面
側にはＦＥＴ（電界効果トランジスタ）１４や高抵抗１
５などからなる回路が設けられているとともに、複数の
リードピン１６が突設されている。これらのリードピン
１６は、容器１の下部開放部を閉塞するステム１７を貫
通して容器１の外部に延設されている。

【０００４】このように構成された焦電型赤外線検出器
においては、例えば人体から発せられた赤外線が窓材４
を通過して赤外線検出素子９の受光部電極１０，１１に
入射すると、リードピン１６からは所定の信号が出力さ
れる。そして、上記従来の赤外線検出器においては、窓
材４の母材５としてシリコン、ゲルマニウムなどの半導
体を用いるとともに、窓材４と容器１との接合に、銀、
銅などの金属フィラーを合成樹脂接着剤に分散混入させ
てなる導電性樹脂接着剤８を用いているので、窓材４と
容器１との間を導通させることができ、好都合である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、一般に、焦
電型赤外線検出器においては、容器１内の回路のインピ
ーダンスが例えば１０¹¹Ωというように極めて大きいと
ころから、温度や湿度などの環境の変化に対して、容器
１内の気密性を維持する必要がある。しかしながら、上
述のように、容器１の所定の箇所への窓材４の接着を樹
脂接着剤７，８によって行った従来の焦電型赤外線検出
器においては、過酷な環境の下における試験では、外気
や水分が透過するなどして容器１内に侵入するのを回避
することができず、このため、内部回路における絶縁性
が低下せざるを得ず、信頼性に限界があった。

【０００６】なお、上述のような耐環境性は、焦電型赤
外線検出器のみならず、容器１内に熱電堆型赤外線検出
素子を収容した熱電堆型赤外線検出器やその他の赤外線
検出器においても同様である。

【０００７】この発明は、上述の事柄に留意してなされ
たもので、長期にわたって良好な気密性を維持すること
ができる赤外線検出器を提供することを目的としてい
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明においては、赤外線透過材料よりなる母材
に波長選択性多層膜を形成した赤外線透過窓材を、赤外
線検出素子を収容した容器に形成された開口部に対して
接合した赤外線検出器において、前記窓材における少な
くとも母材断面部分にハンダ可能な金属層を形成すると
ともに、前記容器における窓材の接合予定部分をハンダ
可能な表面状態とし、窓材を前記接合予定部分にハンダ
を用いて接合している。

【０００９】この場合、容器に対してハンダによって接
合されている窓材の周囲部分を樹脂接着剤によってモー
ルドしてあってもよい。

【００１０】

【作用】上記構成の赤外線検出器においては、容器に形
成された開口部を閉鎖するための窓材における母材の断
面部分にハンダ可能な金属層が形成されるとともに、容
器における窓材の接合予定部分をハンダ可能な表面状態
とし、ハンダを用いて窓材を接合予定部分に接合してい
るから、気密性が向上するとともに、窓材と容器との電
気的な結合が確実に行われるので、電磁気に対するシー
ルド性が向上する。

【００１１】

【実施例】以下、この発明の実施例を、図面を参照しな
がら説明する。なお、以下の各図において、図５および
図６に示す符号と同一の符号は、同一物または相当物を
示す。

【００１２】まず、この発明の第１実施例を図１および
図２を参照しながら説明する。図１は、焦電型赤外線検
出器の一例を示し、この図において、１８は窓材４にお
ける母材５の多層膜６によって挟まれる断面部分５ａに
形成されたハンダ可能な金属層である。この金属層１８
は、母材５の側面部５ａの全周に形成される。また、１
９は容器１の上面部２における窓材４の接合予定部分
で、ハンダ可能な表面状態にされている。そして、２０
は母材５の側面部５ａに形成された金属層１８と容器１
における接合予定部分１９との間に施されるハンダ部分
である。このハンダ部分２０は、窓材４の全周に施され
ている。２１はハンダ部分２０を被覆するように窓材４
の全周にモールドされた樹脂接着剤である。

【００１３】次に、窓材４の製作手順および窓材４の容
器１への接合手順の一例について説明する。

【００１４】窓材４の母材５は、シリコン（Ｓｉ）また
はゲルマニウム（Ｇｅ）のような半導体よりなり、例え
ば直径１０１．６ｍｍ（４インチ）、厚さ０．３８ｍｍ
のウェハ状に切り出す。

【００１５】公知の蒸着法を用いて、前記ウェハの両面
に高屈折率物質としてのＧｅと低屈折率物質としての硫
化亜鉛（ＺｎＳ）とを数十層重畳する。これによって、
ウェハの表面に波長選択性を有する多層膜が形成され、
光学フィルタが得られる。この場合、多層膜における光
学膜厚や蒸着層数を適宜設定することにより、所望の波
長選択性を有する光学フィルタが得られることはいうま
でもない。

【００１６】多層膜が形成されたウェハ（光学フィル
タ）を、ダイヤモンドよりなる回転刃を高速回転させて
切断することにより、数ｍｍ角のペレット、すなわち、
窓材４に形成する。この小片形状に切断された窓材４
は、図２に示すように、母材５の上下両面が多層膜６に
挟まれた所謂サンドウィッチ形状を呈している。

【００１７】そして、母材５の露出している断面部分５
ａは、そのままの状態ではハンダに対する濡れ性がな
い。そこで、この断面部分５ａにメッキまたはスパッタ
リングによって表面処理を行い、これを金属層１８とす
るのである。

【００１８】前記メッキによる表面処理としては、例え
ばニッケル−リン系、ニッケル−ホウ素系、パラジウム
−リン系のものが金属層１８の付着強度が強く安定して
いる。そして、ハンダに対する濡れ性を一層向上させる
には、前記いずれかによるメッキ後、金メッキで仕上げ
るのもよい。

【００１９】また、前記スパッタリングによって表面処
理を行う場合、例えばニッケル、クローム、銅、金など
の金属をスパッリングによって単層または多層膜として
組み合わせることにより、ハンダに対して濡れ性の良好
なハンダ可能な金属層１８を得ることができる。

【００２０】なお、上記メッキまたはスパッリングによ
る表面処理で用いる素材またはその組合せは、上記した
ものに限られるものではなく、要するに前記母材５の露
出している断面部分５ａにハンダに対する濡れ性が優れ
た金属層１８が形成されておればよい。

【００２１】一方、前記窓材４が接合される容器１は、
これをハンダに対する濡れ性の良好な金属素材（例えば
ニッケル、コバールなど）をプレス加工によって成形す
るのが好ましいが、ハンダに対する濡れ性が不十分な金
属素材（例えば鉄など）を用いてもよい。どちらの場
合、少なくとも窓材４の接合予定部分１９については、
ハンダ可能な表面状態に表面処理が施されてあればよ
い。この表面処理についても、上記母材５の露出してい
る断面部分５ａの表面処理に適用されるメッキまたはス
パッタリングを同様に採用すればよい。また、容器全体
にこれら表面処理を施してもよい。

【００２２】上述のようにして形成された窓材４を容器
１の接合予定部分１９に、例えば錫−鉛系のハンダを熱
溶融させることによって、両者を接合するのである。そ
の場合、窓材４の側部に形成された金属層１８と容器１
の上面部２における接合予定部分１９との間にハンダ部
分２０が形成されるようにするのがよい。そして、この
とき、使用するハンダとしては、ペースト状のクリーム
ハンダ、糸状ハンダ、ペレット状の固形ハンダなどがあ
る。また、前記錫−鉛系のハンダの他、銀を適宜混入し
たハンダを用いてもよいことはいうまでもない。

【００２３】前記ハンダによる窓材４と容器１との接合
が完了した後、窓材４の周囲部分を樹脂接着剤２１によ
ってモールドする。

【００２４】上記実施例においては、ハンダ部分２０に
よって窓材４と容器１とが接合されるので、従来の焦電
型赤外線検出器に比べて、その気密性が大幅に向上する
とともに、ハンダ部分２０を介して窓材４の母材５と容
器１とが電気的に結合されるので、電磁気に対するシー
ルド性が向上する。また、窓材４の周囲部分を樹脂接着
剤２１によってモールドしているので、取扱い時におけ
る外的な衝撃に対する窓材４の角部の欠けを防止でき
る。そして、腐食性ガス雰囲気で使用しても、ハンダ部
分２０の表面層が腐蝕されることがない。

【００２５】次に、この発明の第２実施例を図３および
図４を参照しながら説明する。この実施例においては、
窓材４は、その上面が容器１の上面に開設された開口部
３を囲む上面部２と同じ高さ（面一）となるように設け
られているとともに、窓材４における母材５の上下両面
に形成された多層膜６Ａ，６Ｂによって挟まれる断面部
分５ａおよび下側の多層膜６Ｂにおける視野角に寄与し
ない部分６ｂに、ハンダ可能な金属層２２が形成されて
いる。この場合、視野角に寄与しない部分６ｂとは、赤
外線検出素子９の受光部電極１０，１１の外縁と母材５
の上側の多層膜６Ａとを結ぶ視野角規定ライン２３より
も外縁側の部分のことをいう。

【００２６】つまり、この第２実施例においては、母材
５の側断面部分５ａのみならず、下側の多層膜６Ｂの視
野角に寄与しない部分６ｂにも、ハンダ可能な金属層２
２を形成している。

【００２７】そして、２４は容器１の接合予定部分で、
第１実施例における符号１９で示される部分と同様にハ
ンダ可能な表面状態に表面処理が施されている。また、
２５は窓材４を容器１に接合するためのハンダ部分であ
る。なお、接合予定部分２４の表面処理は、ハンダ部分
２５に対応する部分のみを部分的に行ってもよいが、容
器全体を一括して表面処理するようにしてもよい。

【００２８】この第２実施例の他の部分の構成は、第１
実施例のものと同様であるので、その詳細な説明は省略
する。

【００２９】この第２実施例においては、窓材４は、容
器１の上面に開設された開口部３を囲む上面部２と同じ
高さ（面一）となるように設けられる。容器１の接合予
定部分２４に、例えば錫−鉛系のハンダを熱溶融させる
ことによって、窓材４と容器１とを接合するのである。
その場合、窓材４の側部断面部分５ａおよび多層膜６Ｂ
における視野角に寄与しない部分６ｂにわたって形成さ
れた金属層２２と容器１の接合予定部分２４とにわたっ
てハンダ部分２５が形成されるようにするのがよい。そ
して、このとき使用するハンダとしては、第１実施例に
おいて使用したものと同じである。

【００３０】上述のように構成された赤外線検出器にお
いては、窓材４と容器１とが接合され、しかも、窓材４
側に、ハンダの濡れ性のよい金属層２２が窓材４の側部
断面部分５ａおよび多層膜６Ｂにおける視野角に寄与し
ない部分６ｂにわたって形成されているので、ハンダ部
分２５と窓材４との接合面積が第１実施例のものより大
きい。したがって、窓材４と容器１とがより強固かつ確
実に接合され、容器１の気密性が向上するとともに、窓
材４と容器１との電気的な結合が確実に行われるので、
電磁気に対するシールドが良好に行われる。

【００３１】なお、上記第２実施例においても、第１実
施例と同様に、窓材４の外面の周囲部分（容器１と接合
部分）を樹脂接着剤によってモールドしてもよい。

【００３２】また、図示しないが、窓材４を容器１の内
側から開口部３を閉塞するように容器１に接合してもよ
い。

【００３３】この発明は、母材５の片面にのみ多層膜が
形成された窓材４にも適用できることはいうまでもな
い。また、この発明は、容器１内に熱電堆型赤外線検出
素子を収容した熱電堆型赤外線検出器やその他の赤外線
検出器にも適用できることはいうまでもない。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、窓材と容器との接合が緊密に行われるので、従
来の合成樹脂接着剤による窓材と容器との接着に比べ、
気密性が大幅に向上するとともに、窓材の母材と容器と
が電気的に結合されるので、電磁気に対するシールド性
が向上する。したがって、長期間にわたって安定に動作
する赤外線検出器を得ることができる。

【００３５】また、請求項２の発明によれば、取扱い時
における外的な衝撃に対する窓材の角部の欠けを防止で
きるとともに、腐食性ガス雰囲気で使用しても、ハンダ
部分の表面層が腐蝕されることがなく、より安定に動作
する赤外線検出器を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例に係る焦電型赤外線検出
器の一例を示す断面図である。

【図２】図１に示す焦電型赤外線検出器の要部を示す拡
大断面図である。

【図３】この発明の第２実施例に係る焦電型赤外線検出
器の一例を示す断面図である。

【図４】図２に示す焦電型赤外線検出器の要部を示す拡
大断面図である。

【図５】従来例の焦電型赤外線検出器を示す断面図であ
る。

【図６】図５に示す焦電型赤外線検出器の要部を示す拡
大断面図である。

【符号の説明】

１…容器、３…開口部、４…赤外線透過窓材、５…母
材、５ａ…母材の断面部分、６，６Ａ，６Ｂ…波長選択
性多層膜、９…赤外線検出素子、１８，２２…金属層、
１９，２４…接合予定部分、２０，２５…ハンダ部分、
２１…樹脂接着剤。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】赤外線透過材料よりなる母材に波長選択
性多層膜を形成した赤外線透過窓材を、赤外線検出素子
を収容した容器に形成された開口部に対して接合した赤
外線検出器において、前記窓材における少なくとも母材
の断面部分にハンダ可能な金属層を形成するとともに、
前記容器における窓材の接合予定部分をハンダ可能な表
面状態とし、窓材を前記接合予定部分にハンダを用いて
接合したことを特徴とする赤外線検出器。
【請求項２】容器に対してハンダによって接合されて
いる窓材の周囲部分を樹脂接着剤によってモールドして
なる請求項１に記載の赤外線検出器。