JPH0687830U - 赤外線検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 赤外線検出素子と信号取り出し電極との接続
不良を生ずることがなく、かつ、検出感度の良好な赤外
線検出器を提供する。 【構成】 配線基板１上に複数の焦電素子11の信号取り
出し電極３とその信号取り出し電極３に導通する配線パ
ターン４を形成する。この配線基板１の表面をソルダー
レジスト層２で覆い、電極面積より小さいソルダーレジ
スト層２の開口部５を形成する。この信号取り出し電極
３上の開口部５に例えば、はんだボールを載せ、リフロ
ーにより形状および高さの均一なはんだバンプ８を形成
する。このはんだバンプ８により焦電素子11は配線基板
１と正確に接続搭載され、焦電素子11と信号取り出し電
極３との接続不良防止と赤外線検出器の検出感度の向上
が図れる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は人体等の赤外線熱源の赤外線を検出する赤外線検出器に関するもので ある。

【０００２】

【従来の技術】

図４には、従来の赤外線検出器の要部構成が示されている。同図において、配 線基板１の表面上には複数の赤外線検出素子の信号取り出し電極３およびその信 号取り出し電極に導通する配線パターン４が形成されており、信号取り出し電極 ３の表面にははんだバンプ８が形成され、このはんだバンプ８上に複数の赤外線 検出素子11を形成した素子基板６が接続搭載されている。この素子基板６の裏面 側にははんだバンプ８と接続する赤外線検出素子11の薄膜端子９が形成されてお り、この薄膜端子９とはんだバンプ８が接続されることにより赤外線検出素子11 と配線基板１が接続される。また、配線基板１の表面は図４の（ｂ）に示される ように、前記信号取り出し電極３の周りの開口部５を残して全面がソルダーレジ スト層２で覆われており、ソルダーレジスト層２の開口部５は信号取り出し電極 ３よりも大きく形成されている。

【０００３】 前記はんだバンプ８の形成方法としては、信号取り出し電極３上にはんだボー ルを配置するか、あるいは、はんだペーストを塗布した後、リフローによっては んだを溶融・硬化させてはんだバンプ８を形成するものである。はんだバンプ８ の形状は、リフロー時に溶融したはんだの表面張力によって決定される。したが って、ハンダ量、接合部電極の面積、リフロー温度等の条件を制御することによ り、形状が均一なはんだバンプ８を形成することができる。この均一なはんだバ ンプ８によって素子基板６の赤外線検出素子６を信号取り出し電極３に接続する と、素子基板６と配線基板１とが、はんだバンプ８によって遮られ、空間部12が 形成されるため赤外線検出素子11からの熱が、空間部12によって遮断されて熱的 絶縁性が良好となり、赤外線検出器の感度等の性能の向上が図れる。

【０００４】 また、配線基板１の表面にソルダーレジスト層２を全面被覆する理由は、銅層 等からなる配線パターン４表面の酸化防止やリフロー等によってはんだが配線パ ターン４へ濡れ広がって接合部のはんだ量不足に基因する接合不良の防止あるい は配線パターン４間又は電極３間のはんだブリッジによるショート防止等のため である。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、上記構成の配線基板１の信号取り出し電極３上には、リフロー等に よってはんだバンプ８を形成するが、開口部５に露出する配線パターン４の部分 は、ソルダーレジスト層２が被覆されていないので、この状態でリフローを行う とはんだの一部はソルダーレジスト層２が被覆していない配線パターン４上に濡 れ広がる。ところが、図３に示されるように、ソルダーレジスト層２の開口部５ の位置が信号取り出し電極３に対してずれて形成された場合には、それぞれ配線 パターン４Ａ，４Ｂ，４Ｃの露出面積が不均一となる。この状態でリフローする と、配線パターン４Ａ，４Ｂ，４Ｃに濡れ広がるはんだ量は信号取り出し電極３ 間でばらつきが生ずる。その結果、はんだバンプの高さが不均一となる。はんだ バンプの高さが不均一になって図４の（ａ）に示すように、例えばはんだバンプ ８Ａが他のはんだバンプよりも低くなると、はんだバンプ８Ａと赤外線検出素子 の薄膜電極９間に隙間７を生じて両者が接触せず、赤外線検出素子11と信号取り 出し電極３が接合不良となる虞れがある。接合不良となれば、信号は出力せず、 赤外線検知器が不良になるという問題があった。

【０００６】 また、信号取り出し電極３上のそれぞれのはんだバンプ８が、順番にはんだ高 さが傾斜（例えば、はんだ量が配線パターンに濡れ広がって一方方向に減少する 等）して赤外線検出素子11が傾斜した状態で接続搭載された場合には、赤外線入 射角が斜めになるので、赤外線受光強度が減少することになり、赤外線検知器の 感度が低下するという問題があった。

【０００７】 本考案は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、赤外線 検出素子と信号取り出し電極との接合不良がなく、かつ、検出感度が良好な赤外 線検出器を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

本考案は上記目的を達成するために、次のように構成されている。すなわち、 本考案は、１個以上の赤外線検出素子が形成された素子基板と、表面に赤外線検 出素子の信号取り出し電極およびこの信号取り出し電極に導通する配線パターン が形成されている配線基板とを有し、前記信号取り出し電極の表面にははんだバ ンプが形成されており、このはんだバンプ上に素子基板が接続搭載され、はんだ バンプを介して赤外線検出素子と配線基板の信号取り出し電極とが接続されてい る赤外線検出器において、前記配線パターンが形成されている配線基板の表面は ソルダーレジスト層によって覆われており、前記信号取り出し電極の表面上には 該信号取り出し電極の平面積よりも小面積としたソルダーレジスト層の開口部が 形成されていることを特徴として構成されている。

【０００９】 また、前記本考案の赤外線検出器の赤外線検出素子は焦電材料を用いて形成さ れていることを特徴としている。

【００１０】 さらに、前記本考案の赤外線検出器は素子基板に複数の赤外線検出素子が形成 され、これら複数の赤外線検出素子は一次元もしくは二次元状に配列配置されて いることを特徴としている。

【００１１】

【作用】

配線基板上にソルダーレジスト層を形成する際に、ソルダーレジスト層の開口 部を配線基板の信号取り出し電極の面積よりも小さくすることで、ソルダーレジ スト層の開口部形成位置にずれが生じた場合でも、電極露出面積は一定となる。 そのため、リフローにより形成したはんだバンプの形状が均一となってはんだバ ンプの高さも均一となる。これにより、赤外線検出素子と配線基板との接続を確 実に行うことができる。

【００１２】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。なお、本実施例の説明にお いて、従来例と同一の名称部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する 。本実施例は従来例と同様に、配線基板の信号取り出し電極上にはんだバンプを 形成し、このはんだバンプ上に素子基板に形成した赤外線検出素子を接続搭載し て赤外線検出器を作製するものである。

【００１３】 図１には、第１の本実施例の赤外線検出器の要部構成が示されている。本実施 例の特徴的なことは、配線基板１上にソルダーレジスト層２を形成する際に、配 線基板１の信号取り出し電極３上に信号取り出し電極３の平面積よりもソルダー レジスト層２の開口部を小さくして信号取り出し電極３の周囲側をソルダーレジ スト層２で覆ったことである。

【００１４】 同図において、ガラス−エポキシ樹脂基板等よりなる配線基板１上には複数の 信号取り出し電極３および、この信号取り出し電極３と導通する配線パターン４ が形成されている。この実施例では、信号取り出し電極３や配線パターン４は銅 層によって形成されている。また、配線基板１の前記各信号取り出し電極３上に はソルダーレジスト層２の開口部５が形成されており、その開口部５の大きさは 、各信号取り出し電極３よりも小さく、かつ、各開口部５の大きさは等しい大き さに形成されている。前記それぞれの信号取り出し電極３上にははんだバンプ８ が形成されている。一方、配線基板１上に接続搭載する素子基板６には焦電材料 によって構成される複数の焦電素子11が素子基板６の左右方向に一次元的に配列 、配置して形成されており、各焦電素子11の薄膜電極９は前記はんだバンプ８と 接続され、配線基板１に焦電素子11が接続搭載されている。

【００１５】 次に、本実施例の赤外線検出器の作製方法を図１に基づいて説明する。まず、 ガラス−エポキシ樹脂基板等の配線基板１上に所定厚（本実施例では35μ厚）の 銅層よりなる信号取り出し電極３および信号取り出し電極３に導通する配線パタ ーン４を形成する。次に、この配線基板１上にソルダーレジスト層２を形成する が、ソルダーレジスト層２を形成する際に、信号取り出し電極３上に形成するソ ルダーレジスト層２の開口部５を信号取り出し電極３の面積よりも小さくして配 線基板１上の開口部５の部分を残して全面にソルダーレジスト層２被覆する。本 実施例のソルダーレジスト層２の開口部５の大きさは、四角形状の一辺の長さを 信号取り出し電極３よりも0.2 mm小さくして0.5 ×0.5 mm² とする。なお、ソル ダーレジスト層２形成時の位置ずれの大きさは、一般的に利用される技術で最大 0.1 mm程度である。

【００１６】 次に、配線基板１の各々の信号取り出し電極３上に、例えば、直径0.4 mmのは んだボールを配置し、リフロー作業を行ってはんだバンプ8 を形成する。次いで 、この配線基板１に素子基板６を搭載し、リフローによってはんだバンプ８を溶 融して、焦電素子11の薄膜電極９と配線基板１の信号取り出し電極３とをはんだ バンプ８を介して接続し、赤外線検出器を作製する。

【００１７】 なお、本実施例によるはんだバンプ８の高さは0.35±0.004 mm（最大）で高さ にばらつきがなく、極めて均一な形状のはんだバンプ８を形成することができた 。比較のため、従来の方法、すなわち、信号取り出し電極３形状を0.5 ×0.5 mm ² とし、ソルダーレジスト層２の開口部５を0.7 ×0.7 mm² として作製した配線 基板１を用いた場合には、はんだバンプ８の高さは0.35±0.05（最大）でばらつ きの大きい形状のはんだバンプ８が形成された。上記従来技術に基づいて作製し た赤外線検出器は良品率が40％であったが、これに対し、本実施例の配線基板を 用いて製造した赤外線検出器の場合の良品率は95％以上を確保することができた 。

【００１８】 本実施例によれば、配線基板１上にソルダーレジスト層２を形成する際に、ソ ルダーレジスト層２の開口部５を信号取り出し電極３の平面積よりも小さくする 構成としたので、信号取り出し電極３上のはんだバンプ８の形状および高さは均 一となる。この配線基板１に焦電素子11を接続搭載した赤外線検出器は接続不良 がなく、大幅に製造歩留りを向上することができる。これにより、製造コストの 大幅な低減が図れる。

【００１９】 また、ソルダーレジスト層２の開口部５を信号取り出し電極３の平面積よりも 小さくする構成としたので、ソルダーレジスト層２がずれて形成されても配線パ ターン４が露出することがなく、しかも、露出する各信号取り出し電極３の面積 は等しくなる。そのため、リフローを行っても配線パターン４にははんだが配線 パターン４側に濡れ広がることがなく、はんだバンプ８の高さは均一となる。こ れにより赤外線検出素子11は配線基板１上に平行に接続搭載され、赤外線入射角 が斜めになることがなく、赤外線受光強度の減少もないため、赤外線検出器の感 度低下の虞れがない。

【００２０】 図２には第２の実施例の赤外線検出器が示されている。この実施例では、素子 基板６上に図２の（ａ）に示される複数の焦電素子11が二次元的に配設（前後方 向、左右方向に複数ずつ配列）されている。この素子基板６を接続搭載する配線 基板１側には、前記各焦電素子11と対向する位置に図２の（ｂ）に示すようにそ れぞれ信号取り出し電極３が二次元に配列配置され、第１の実施例と同様に、各 信号取り出し電極３の周囲が開口部５を残してソルダーレジスト層２で配線基板 １上が全面被覆されている。

【００２１】 本実施例によれば、素子基板６上に複数の焦電素子11を二次元的に設けたので 、焦電素子11がより多数配設されるため、第１の実施例と比較して焦電素子11が 増加した分、赤外線熱源の位置や移動速度や移動方向等をより正確に検知するこ とができる。

【００２２】 また、第１の実施例と同様に、ソルダーレジスト層２の開口部５を信号取り出 し電極３の面積よりも小さくしたので、第１の実施例と同様にはんだバンプ８の 形状および高さは均一となり、配線基板１と焦電素子11との接続不良がなくなり 、大幅に製造歩留りを向上することができる。

【００２３】 なお、本考案は、上記実施例に限定されることはなく、様々な実施の態様を採 り得る。例えば、上記実施例では、赤外線検出素子として焦電素子11を用いたが 、例えば、熱電素子や抵抗体でもよく、赤外線を検出できる素子ならば他の素子 を用いてもよい。

【００２４】 また、上記実施例では配線基板１をガラス−エポキシ樹脂基板により構成した が、はんだバンプ形成が可能なものならばその材料の種類は問わない。

【００２５】 さらにまた、上記実施例では、はんだバンプ８を配線基板１側に設けたが、こ のはんだバンプ８を焦電素子11の素子基板６側に設けてもよい。この場合、素子 基板材はリフローの際に高温（例えば、230 ℃）に晒されても変形や変質等の異 常が発生しない材料を選ぶ必要がある。

【００２６】

【考案の効果】

本考案は、配線基板上にソルダーレジスト層を形成する際に、配線基板上に設 けた赤外線検出素子用の信号取り出し電極上に信号取り出し電極の平面積よりも ソルダーレジスト層の開口部を小さくする構成としたので、信号取り出し電極上 のはんだバンプ形状および高さは均一となり、この配線基板に赤外線検出素子を 接続搭載した赤外線検出器は接続不良がなく、大幅に製造歩留りを向上すること ができ、製造コストの低減が図れる。

【００２７】 また、はんだバンプの形状や高さが均一になるので、赤外線検出素子は配線基 板上に平行に接続搭載することができる。これにより、赤外線入射角が斜めにな ることがなく、赤外線受光強度の減少も少ないため、赤外線検出器の感度低下の 慮れがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例の赤外線検出器の要部構成の説明
図である。

【図２】第２の実施例の赤外線検出器の要部構成の説明
図である。

【図３】ソルダーレジスト層がずれた状態で配線基板上
に形成された従来例の説明図である。

【図４】従来の赤外線検出器の要部構成の説明図であ
る。

【符号の説明】

１ 配線基板 ２ ソルダーレジスト層 ３ 信号取り出し電極 ４ 配線パターン ５ 開口部 ６ 素子基板 ８ はんだバンプ ９ 薄膜電極 11 焦電素子

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 １個以上の赤外線検出素子が形成された
   素子基板と、表面に赤外線検出素子の信号取り出し電極
   およびこの信号取り出し電極に導通する配線パターンが
   形成されている配線基板とを有し、前記信号取り出し電
   極の表面にははんだバンプが形成されており、このはん
   だバンプ上に素子基板が接続搭載され、はんだバンプを
   介して赤外線検出素子と配線基板の信号取り出し電極と
   が接続されている赤外線検出器において、前記配線パタ
   ーンが形成されている配線基板の表面はソルダーレジス
   ト層によって覆われており、前記信号取り出し電極の表
   面上には該信号取り出し電極の平面積よりも小面積とし
   たソルダーレジスト層の開口部が形成されていることを
   特徴とする赤外線検出器。
2. 【請求項２】 赤外線検出素子は焦電材料を用いて形成
   されている請求項１記載の赤外線検出器。
3. 【請求項３】 素子基板に複数の赤外線検出素子が形成
   され、これら複数の赤外線検出素子は一次元もしくは二
   次元状に配列配置されている請求項１又は請求項２記載
   の赤外線検出器。