JPH09264784A - 熱形赤外線センサ - Google Patents
熱形赤外線センサInfo
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- JPH09264784A JPH09264784A JP7475896A JP7475896A JPH09264784A JP H09264784 A JPH09264784 A JP H09264784A JP 7475896 A JP7475896 A JP 7475896A JP 7475896 A JP7475896 A JP 7475896A JP H09264784 A JPH09264784 A JP H09264784A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/02—Constructional details
- G01J5/04—Casings
-
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- G01J5/041—Mountings in enclosures or in a particular environment
- G01J5/045—Sealings; Vacuum enclosures; Encapsulated packages; Wafer bonding structures; Getter arrangements
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- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高い感度と精度を確保し、Ｓ／Ｎ比が改善さ
れ、かつ生産性に優れた小型化された熱形赤外線センサ
を提供する。 【解決手段】 センサ基板と薄膜の赤外線受光部と該赤
外線受光部と同一素材、形状の補償素子を有し、前記赤
外線受光部および前記補償素子は前記センサ基板上に該
センサ基板から熱分離されるように形成され、かつ１つ
又は複数の蓋体により気密封止された熱形赤外線センサ
において、前記蓋体の一部に赤外線の信号処理回路を有
することを特徴とする熱形赤外線センサである。
れ、かつ生産性に優れた小型化された熱形赤外線センサ
を提供する。 【解決手段】 センサ基板と薄膜の赤外線受光部と該赤
外線受光部と同一素材、形状の補償素子を有し、前記赤
外線受光部および前記補償素子は前記センサ基板上に該
センサ基板から熱分離されるように形成され、かつ１つ
又は複数の蓋体により気密封止された熱形赤外線センサ
において、前記蓋体の一部に赤外線の信号処理回路を有
することを特徴とする熱形赤外線センサである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱形赤外線センサ
に関し、詳しくは、体温計測等の放射温度計測に用いら
れる熱形赤外線センサに関する。
に関し、詳しくは、体温計測等の放射温度計測に用いら
れる熱形赤外線センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】赤外線センサの小型化は産業各分野から
の要請であるが、熱形赤外線センサでは、小型化により
出力信号の微弱化やセンサ出力インピーダンスの増加と
いった問題が発生する。そのため、外部の検出回路や配
線に細心の注意を払わなければ充分な感度や精度、Ｓ／
Ｎ比を得ることができない。
の要請であるが、熱形赤外線センサでは、小型化により
出力信号の微弱化やセンサ出力インピーダンスの増加と
いった問題が発生する。そのため、外部の検出回路や配
線に細心の注意を払わなければ充分な感度や精度、Ｓ／
Ｎ比を得ることができない。
【０００３】これまで、熱形赤外線センサの感度の改良
については、例えば特開平７−１２０３０６号公報に開
示されるように、赤外線受光部を陰圧または熱伝達係数
の小さなガスを封入した気密構造部内に設置する方法が
提唱されている。また、例えば特開昭５７−１７８１４
９号公報及び特開昭６２−２７７５２８号公報に開示さ
れるように、赤外線受光部を細い梁で搭載基板から遠ざ
けることによっても感度を向上させることが可能であ
る。これらは、感温素子である赤外線受光部を熱的に孤
立化させることにより受光部の蓄熱性を高める、という
原理に基づいている。
については、例えば特開平７−１２０３０６号公報に開
示されるように、赤外線受光部を陰圧または熱伝達係数
の小さなガスを封入した気密構造部内に設置する方法が
提唱されている。また、例えば特開昭５７−１７８１４
９号公報及び特開昭６２−２７７５２８号公報に開示さ
れるように、赤外線受光部を細い梁で搭載基板から遠ざ
けることによっても感度を向上させることが可能であ
る。これらは、感温素子である赤外線受光部を熱的に孤
立化させることにより受光部の蓄熱性を高める、という
原理に基づいている。
【０００４】また、熱形赤外線センサの精度の改良につ
いては、例えば、森村正直、山崎弘郎編「センサ工学」
株式会社朝倉書店発行（１９８２年）第２３９〜２４１
頁に開示されるように、遮光されている以外は赤外線受
光部と全く同じ環境にある受光部を補償用素子として、
その差分を計測することによりセンサへの熱的外乱を排
除する「差動型」のセンサ構造が提案されている。
いては、例えば、森村正直、山崎弘郎編「センサ工学」
株式会社朝倉書店発行（１９８２年）第２３９〜２４１
頁に開示されるように、遮光されている以外は赤外線受
光部と全く同じ環境にある受光部を補償用素子として、
その差分を計測することによりセンサへの熱的外乱を排
除する「差動型」のセンサ構造が提案されている。
【０００５】一方、出力インピーダンスの増加によるＳ
／Ｎ比の悪化の防止については、圧力センサ等に関し
て、例えばM. Esashi, Y. Matsumoto and S. Shoji, "A
bsolute pressure sensor by air-tight electrical fe
edthrough structure", Sensors and Actuators, A, p
p.1048-1052 (1990) に開示されるように、マイクロマ
シニング技術を用いて、検出部と処理回路をモノリシッ
ク構造に集積化した「スマート・センサ」が提案されて
いる。
／Ｎ比の悪化の防止については、圧力センサ等に関し
て、例えばM. Esashi, Y. Matsumoto and S. Shoji, "A
bsolute pressure sensor by air-tight electrical fe
edthrough structure", Sensors and Actuators, A, p
p.1048-1052 (1990) に開示されるように、マイクロマ
シニング技術を用いて、検出部と処理回路をモノリシッ
ク構造に集積化した「スマート・センサ」が提案されて
いる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、熱形赤外線セ
ンサでは、処理回路からの発熱が受光部に妨害を与える
ため、モノリシック構造は必ずしも有益でなく、適用の
効果は望めない。また、モノリシック構造とするために
は、同一基板により多くの加工を施さねばならないた
め、生産歩留まりが低下してしまう。さらに、処理回路
を作製した後にセンサ部を作製するために、センサ製造
工程に制限が発生し、製造が困難になる。
ンサでは、処理回路からの発熱が受光部に妨害を与える
ため、モノリシック構造は必ずしも有益でなく、適用の
効果は望めない。また、モノリシック構造とするために
は、同一基板により多くの加工を施さねばならないた
め、生産歩留まりが低下してしまう。さらに、処理回路
を作製した後にセンサ部を作製するために、センサ製造
工程に制限が発生し、製造が困難になる。
【０００７】したがって、本発明の目的は、高い感度と
精度を確保し、かつＳ／Ｎ比が改善された小型化された
熱形赤外線センサを提供することにある。本発明の他の
目的は、生産性に優れた小型された熱形赤外線センサを
提供することを目的とする。
精度を確保し、かつＳ／Ｎ比が改善された小型化された
熱形赤外線センサを提供することにある。本発明の他の
目的は、生産性に優れた小型された熱形赤外線センサを
提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、熱形赤外
線センサの小型化について鋭意研究した結果、上記諸目
的が以下の本発明により達成されることを見出した。
線センサの小型化について鋭意研究した結果、上記諸目
的が以下の本発明により達成されることを見出した。
【０００９】すなわち、本発明は、センサ基板と薄膜の
赤外線受光部と該赤外線受光部と同一素材、形状の補償
素子を有し、前記赤外線受光部および前記補償素子は前
記センサ基板上に該センサ基板から熱分離されるように
形成され、かつ１つ又は複数の蓋体により気密封止され
た熱形赤外線センサにおいて、前記蓋体の一部に赤外線
の信号処理回路を有することを特徴とする熱形赤外線セ
ンサである。
赤外線受光部と該赤外線受光部と同一素材、形状の補償
素子を有し、前記赤外線受光部および前記補償素子は前
記センサ基板上に該センサ基板から熱分離されるように
形成され、かつ１つ又は複数の蓋体により気密封止され
た熱形赤外線センサにおいて、前記蓋体の一部に赤外線
の信号処理回路を有することを特徴とする熱形赤外線セ
ンサである。
【００１０】本発明はまた、前記信号処理回路は前記赤
外線受光部および前記補償素子の出力の差動増幅回路で
ある前記熱形赤外線センサである。
外線受光部および前記補償素子の出力の差動増幅回路で
ある前記熱形赤外線センサである。
【００１１】本発明はさらに、前記信号処理回路を有す
る蓋体は半導体材料からなる前記熱形赤外線センサであ
る。
る蓋体は半導体材料からなる前記熱形赤外線センサであ
る。
【００１２】本発明はまた、前記センサ基板および前記
蓋体は単結晶材料からなる前記熱形赤外線センサであ
る。
蓋体は単結晶材料からなる前記熱形赤外線センサであ
る。
【００１３】本発明はさらに、前記気密封止は、前記赤
外線受光部および前記補償素子が同一の真空に曝される
ようにした前記熱形赤外線センサである。
外線受光部および前記補償素子が同一の真空に曝される
ようにした前記熱形赤外線センサである。
【００１４】本発明はまた、前記赤外線受光部および前
記補償素子が前記信号処理回路を有する蓋体により気密
封止されたときに、前記赤外線受光部および前記補償素
子の電極と前記信号処理回路の電極が電気的に接続され
るように配置された前記熱形赤外線センサである。
記補償素子が前記信号処理回路を有する蓋体により気密
封止されたときに、前記赤外線受光部および前記補償素
子の電極と前記信号処理回路の電極が電気的に接続され
るように配置された前記熱形赤外線センサである。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明の熱形赤外線センサは、セ
ンサ基板と薄膜の赤外線受光部と該赤外線受光部と同一
形状、素材の補償素子を有し、前記赤外線受光部および
前記補償素子は前記センサ基板上に該センサ基板から熱
分離されるように形成され、かつ１つ又は複数の蓋体に
より気密封止されたものである。すなわち、本発明の熱
形赤外線センサは、少なくとも２つの同一素材、形状の
感温素子を有し、一方の感温素子は赤外線を入射させ赤
外線受光部とし、他方の感温素子は遮光した以外は前記
赤外線受光部と同一環境に置いて補償素子として、その
差分を計測することにより熱的外乱を排除する差動型の
熱形赤外線センサである。また、前記赤外線受光部およ
び前記補償素子が前記センサ基板から熱分離されるよう
に形成する方法としては、前記センサ基板上に空洞部を
設け、該空洞部中に前記赤外線受光部および前記補償素
子を、複数点支持の架橋（ブリッジ）型、カンチレバー
型、ダイアフラム型等の構造によりそれぞれ支持し、前
記センサ基板から隔離するものが挙げられる。さらに、
前記赤外線受光部および前記補償素子を気密封止する方
法としては、該空洞部中の前記赤外線受光部および前記
補償素子を１つまたは複数の蓋体で一緒にまたは別々に
覆い、陰圧してまたは熱伝達係数の小さい気体を封入し
て気密封止して熱的に孤立させたものが挙げられる。
ンサ基板と薄膜の赤外線受光部と該赤外線受光部と同一
形状、素材の補償素子を有し、前記赤外線受光部および
前記補償素子は前記センサ基板上に該センサ基板から熱
分離されるように形成され、かつ１つ又は複数の蓋体に
より気密封止されたものである。すなわち、本発明の熱
形赤外線センサは、少なくとも２つの同一素材、形状の
感温素子を有し、一方の感温素子は赤外線を入射させ赤
外線受光部とし、他方の感温素子は遮光した以外は前記
赤外線受光部と同一環境に置いて補償素子として、その
差分を計測することにより熱的外乱を排除する差動型の
熱形赤外線センサである。また、前記赤外線受光部およ
び前記補償素子が前記センサ基板から熱分離されるよう
に形成する方法としては、前記センサ基板上に空洞部を
設け、該空洞部中に前記赤外線受光部および前記補償素
子を、複数点支持の架橋（ブリッジ）型、カンチレバー
型、ダイアフラム型等の構造によりそれぞれ支持し、前
記センサ基板から隔離するものが挙げられる。さらに、
前記赤外線受光部および前記補償素子を気密封止する方
法としては、該空洞部中の前記赤外線受光部および前記
補償素子を１つまたは複数の蓋体で一緒にまたは別々に
覆い、陰圧してまたは熱伝達係数の小さい気体を封入し
て気密封止して熱的に孤立させたものが挙げられる。
【００１６】本発明の熱形赤外線センサは、前記蓋体の
一部に赤外線の信号処理回路を有することを特徴とする
ものである。すなわち、本発明の熱形赤外線センサは、
上述のように気密構造を持つので、前記赤外線受光部お
よび前記補償素子と前記蓋体は近接しているにも関わら
ず熱的に絶縁されているため、前記蓋体の一部に赤外線
の信号処理回路を設けることにより、該信号処理回路に
よる前記赤外線受光部および前記補償素子への熱的妨害
を発生させることなく、受光部のごく近傍でインピーダ
ンス変換を実現することが可能であり、精度の高いセン
サを得ることができる。
一部に赤外線の信号処理回路を有することを特徴とする
ものである。すなわち、本発明の熱形赤外線センサは、
上述のように気密構造を持つので、前記赤外線受光部お
よび前記補償素子と前記蓋体は近接しているにも関わら
ず熱的に絶縁されているため、前記蓋体の一部に赤外線
の信号処理回路を設けることにより、該信号処理回路に
よる前記赤外線受光部および前記補償素子への熱的妨害
を発生させることなく、受光部のごく近傍でインピーダ
ンス変換を実現することが可能であり、精度の高いセン
サを得ることができる。
【００１７】また、本発明の熱形赤外線センサは、前記
信号処理回路を前記赤外線受光部および前記補償素子の
出力の差動増幅回路とすることにより、差分の増幅回路
とインピーダンス変換回路が集積化されるので、差分を
取る際に問題となる配線由来の誤差分も排除することが
可能となり、Ｓ／Ｎ比がより改善されたセンサを得るこ
とができる。
信号処理回路を前記赤外線受光部および前記補償素子の
出力の差動増幅回路とすることにより、差分の増幅回路
とインピーダンス変換回路が集積化されるので、差分を
取る際に問題となる配線由来の誤差分も排除することが
可能となり、Ｓ／Ｎ比がより改善されたセンサを得るこ
とができる。
【００１８】さらに、本発明の熱形赤外線センサは、前
記信号処理回路を有する蓋体に半導体材料を用いること
により、半導体製造技術を用いて前記蓋体に前記信号処
理回路を直接形成することが可能であり、製造工程が簡
素化され生産歩留まりが向上する。使用される半導体材
料としては、単結晶、多結晶、アモルファス状のシリコ
ン、ゲルマニウムのほかＧａＡｓ等の化合物半導体等が
挙げられる。
記信号処理回路を有する蓋体に半導体材料を用いること
により、半導体製造技術を用いて前記蓋体に前記信号処
理回路を直接形成することが可能であり、製造工程が簡
素化され生産歩留まりが向上する。使用される半導体材
料としては、単結晶、多結晶、アモルファス状のシリコ
ン、ゲルマニウムのほかＧａＡｓ等の化合物半導体等が
挙げられる。
【００１９】また、本発明の熱形赤外線センサは、前記
センサ基板および前記蓋体に単結晶材料を用いることに
より、前記信号処理回路からの発熱を良好な熱伝導によ
って、速やかに広範囲に拡散させることが可能となり、
発熱による影響をより効果的に排除することができる。
さらに、密閉された空洞部内壁面が単結晶材料であるた
め、該内壁面に吸着するガス量を抑制することができ、
真空封止した際に容器内圧力の経時変化を抑制すること
ができる。使用される単結晶材料としては、シリコン単
結晶等が挙げられる。
センサ基板および前記蓋体に単結晶材料を用いることに
より、前記信号処理回路からの発熱を良好な熱伝導によ
って、速やかに広範囲に拡散させることが可能となり、
発熱による影響をより効果的に排除することができる。
さらに、密閉された空洞部内壁面が単結晶材料であるた
め、該内壁面に吸着するガス量を抑制することができ、
真空封止した際に容器内圧力の経時変化を抑制すること
ができる。使用される単結晶材料としては、シリコン単
結晶等が挙げられる。
【００２０】さらに、本発明の熱形赤外線センサは、前
記赤外線受光部および前記補償素子が同一の真空に曝さ
れるように気密封止することにより、前記赤外線受光部
と前記補償素子を同一の環境に置くことができ、補償素
子によるセンサ自体の温度変化に対する補償精度を確保
することができるとともに、前記信号処理回路による前
記赤外線受光部および前記補償素子への熱的外乱をより
効果的に防止することができる。
記赤外線受光部および前記補償素子が同一の真空に曝さ
れるように気密封止することにより、前記赤外線受光部
と前記補償素子を同一の環境に置くことができ、補償素
子によるセンサ自体の温度変化に対する補償精度を確保
することができるとともに、前記信号処理回路による前
記赤外線受光部および前記補償素子への熱的外乱をより
効果的に防止することができる。
【００２１】また、本発明の熱形赤外線センサは、前記
赤外線受光部および前記補償素子が前記信号処理回路を
有する蓋体により気密封止されたときに、前記赤外線受
光部および前記補償素子の電極と前記信号処理回路の電
極が電気的に接続されるように配置することにより、封
止組立と同時にセンサ基板と蓋体の電気的接続が完了す
るので、製造工程が簡略化される。
赤外線受光部および前記補償素子が前記信号処理回路を
有する蓋体により気密封止されたときに、前記赤外線受
光部および前記補償素子の電極と前記信号処理回路の電
極が電気的に接続されるように配置することにより、封
止組立と同時にセンサ基板と蓋体の電気的接続が完了す
るので、製造工程が簡略化される。
【００２２】以下、本発明の実施の形態を図面をもって
さらに詳細に説明するが、本発明はかかる実施の形態に
限定されるものではない。
さらに詳細に説明するが、本発明はかかる実施の形態に
限定されるものではない。
【００２３】図１は本発明の赤外線センサの一実施形態
を示す縦断面図である。本発明の赤外線センサは、セン
サ基板１１として単結晶シリコンからなるシリコン基板
を有する。センサ基板１１には二つの空洞部１２ａ、１
２ｂが形成されており、これらの空洞部１２ａ、１２ｂ
はいずれもセンサ基板１１の上下面に開口している。セ
ンサ基板１１の下面には、シリコンオキシナイトライド
（ＳｉＯｘ Ｎｙ ）膜１７が形成されている。シリコ
ンオキシナイトライド膜１７には、４点で支持されてな
る二つの架橋部１３ａ、１３ｂが形成されており、架橋
部１３ａ、１３ｂの各中央部の上面には赤外線感温膜１
４ａ、１４ｂがそれぞれ設けられている。赤外線感温膜
１４ａ、１４ｂには、図示しないがアルミニウム（Ａ
ｌ）膜によって形成された電気配線層の一端部が電気的
に接続され、この電極配線層の他端部はシリコン基板の
下面の周辺部に形成された電極パッド１５ａ、１５ｂ、
１５ｃに接続されている。空洞部１２ａ、１２ｂの各壁
面にはそれぞれニッケルにより形成された赤外線反射膜
１６が設けられており、一方の赤外線感温膜１４ａへ入
射した赤外線の他方の赤外線感温膜１４ｂへの入射を防
止している。
を示す縦断面図である。本発明の赤外線センサは、セン
サ基板１１として単結晶シリコンからなるシリコン基板
を有する。センサ基板１１には二つの空洞部１２ａ、１
２ｂが形成されており、これらの空洞部１２ａ、１２ｂ
はいずれもセンサ基板１１の上下面に開口している。セ
ンサ基板１１の下面には、シリコンオキシナイトライド
（ＳｉＯｘ Ｎｙ ）膜１７が形成されている。シリコ
ンオキシナイトライド膜１７には、４点で支持されてな
る二つの架橋部１３ａ、１３ｂが形成されており、架橋
部１３ａ、１３ｂの各中央部の上面には赤外線感温膜１
４ａ、１４ｂがそれぞれ設けられている。赤外線感温膜
１４ａ、１４ｂには、図示しないがアルミニウム（Ａ
ｌ）膜によって形成された電気配線層の一端部が電気的
に接続され、この電極配線層の他端部はシリコン基板の
下面の周辺部に形成された電極パッド１５ａ、１５ｂ、
１５ｃに接続されている。空洞部１２ａ、１２ｂの各壁
面にはそれぞれニッケルにより形成された赤外線反射膜
１６が設けられており、一方の赤外線感温膜１４ａへ入
射した赤外線の他方の赤外線感温膜１４ｂへの入射を防
止している。
【００２４】センサ基板１１の上面にはシリコンオキシ
ナイトライド膜１７が形成され、該シリコンオキシナイ
トライド膜１７の上面に上蓋１８が高融点ハンダ接合法
により接合されている。上蓋１８は単結晶シリコンから
なるシリコン基板により形成されており、その上面には
チタン（Ｔｉ）からなる赤外線遮蔽膜１９が形成されて
いる。赤外線遮蔽膜１９の赤外線感温膜１４ａ上部に位
置する部分には赤外線案内用の開口部２０が設けられて
いる。一方、上蓋１８の下面には堀込み２６が形成さ
れ、該堀込み２６により空洞部１２ａ、１２ｂが連通さ
れている。
ナイトライド膜１７が形成され、該シリコンオキシナイ
トライド膜１７の上面に上蓋１８が高融点ハンダ接合法
により接合されている。上蓋１８は単結晶シリコンから
なるシリコン基板により形成されており、その上面には
チタン（Ｔｉ）からなる赤外線遮蔽膜１９が形成されて
いる。赤外線遮蔽膜１９の赤外線感温膜１４ａ上部に位
置する部分には赤外線案内用の開口部２０が設けられて
いる。一方、上蓋１８の下面には堀込み２６が形成さ
れ、該堀込み２６により空洞部１２ａ、１２ｂが連通さ
れている。
【００２５】一方、センサ基板１１の下面にはシリコン
オキシナイトライド膜１７を介して下蓋２２が接合され
ている。下蓋２２は、センサ基板１１と同様に単結晶シ
リコンからなるシリコン基板により形成されており、そ
の上面中央部には、図２に示すような電流増幅回路を有
する信号処理回路２１が、通常用いられる半導体集積化
技術、詳しくは熱酸化法、フォトリソグラフィ法、イオ
ン注入法、化学的気相堆積法、電子ビーム蒸着法、反応
性イオンエッチング法、湿式エッチング法等により形成
されている。信号処理回路２１への入力及び出力配線
は、図示されていないがアルミニウム膜によって下蓋２
２周辺部の電極パッド２３ａ、２３ｂ、２３ｃへと配線
されている。下蓋２２はシリコンオキシナイトライド膜
１７に真空雰囲気中において高融点ハンダ接合により接
合されており、その結果センサ基板１１の空洞部１２
ａ、１２ｂに位置する２つの赤外線感温膜１４ａ、１４
ｂはそれぞれ同一の真空度に封止されている。この封止
接合時に、同時にセンサ基板１１周辺部に形成された電
極パッド１５ａ、１５ｂ、１５ｃと、下蓋２２周辺部に
形成された電極パッド２３ａ、２３ｂ、２３ｃの必要な
個所がそれぞれ電気的に接続される。
オキシナイトライド膜１７を介して下蓋２２が接合され
ている。下蓋２２は、センサ基板１１と同様に単結晶シ
リコンからなるシリコン基板により形成されており、そ
の上面中央部には、図２に示すような電流増幅回路を有
する信号処理回路２１が、通常用いられる半導体集積化
技術、詳しくは熱酸化法、フォトリソグラフィ法、イオ
ン注入法、化学的気相堆積法、電子ビーム蒸着法、反応
性イオンエッチング法、湿式エッチング法等により形成
されている。信号処理回路２１への入力及び出力配線
は、図示されていないがアルミニウム膜によって下蓋２
２周辺部の電極パッド２３ａ、２３ｂ、２３ｃへと配線
されている。下蓋２２はシリコンオキシナイトライド膜
１７に真空雰囲気中において高融点ハンダ接合により接
合されており、その結果センサ基板１１の空洞部１２
ａ、１２ｂに位置する２つの赤外線感温膜１４ａ、１４
ｂはそれぞれ同一の真空度に封止されている。この封止
接合時に、同時にセンサ基板１１周辺部に形成された電
極パッド１５ａ、１５ｂ、１５ｃと、下蓋２２周辺部に
形成された電極パッド２３ａ、２３ｂ、２３ｃの必要な
個所がそれぞれ電気的に接続される。
【００２６】赤外線センサ全体は、中央部に凹部を持つ
ＭＩＤ（Molded Interconnection Device）基板２４に
より形成された台座へ下蓋２２が低融点ハンダ接合法に
より接合されて支持されていると共に、センサ基板１１
の周辺部に形成されたセンサ出力用電極パッド１５ｂに
はＭＩＤ基板上に形成された電極パッド２５が電気的に
接続されている。
ＭＩＤ（Molded Interconnection Device）基板２４に
より形成された台座へ下蓋２２が低融点ハンダ接合法に
より接合されて支持されていると共に、センサ基板１１
の周辺部に形成されたセンサ出力用電極パッド１５ｂに
はＭＩＤ基板上に形成された電極パッド２５が電気的に
接続されている。
【００２７】本赤外線センサでは、赤外線は図の上方か
ら上蓋１８の開口部２０及び空洞部１２ａを通して一方
の赤外線感温膜１４ａに選択的に入射される。他方の赤
外線感温膜１４ｂでは赤外線遮蔽膜１９により赤外線の
入射が遮蔽される。この赤外線が入射される赤外線感温
膜１４ａ（赤外線受光部）と赤外線が遮蔽される赤外線
感温膜１４ｂ（補償素子）との出力が電極パッド１５
ａ、２３ａを介して信号処理回路２１へと入力される。
信号処理回路２１により赤外線受光部と補償素子の出力
の差動が増幅されインピーダンス変換され、出力信号が
電極パッド２３ｂ、１５ｂ、２５を介してＭＩＤ基板よ
り出力される。
ら上蓋１８の開口部２０及び空洞部１２ａを通して一方
の赤外線感温膜１４ａに選択的に入射される。他方の赤
外線感温膜１４ｂでは赤外線遮蔽膜１９により赤外線の
入射が遮蔽される。この赤外線が入射される赤外線感温
膜１４ａ（赤外線受光部）と赤外線が遮蔽される赤外線
感温膜１４ｂ（補償素子）との出力が電極パッド１５
ａ、２３ａを介して信号処理回路２１へと入力される。
信号処理回路２１により赤外線受光部と補償素子の出力
の差動が増幅されインピーダンス変換され、出力信号が
電極パッド２３ｂ、１５ｂ、２５を介してＭＩＤ基板よ
り出力される。
【００２８】ここで、検出器から定電圧印加、電流検出
による抵抗測定を行うと、信号処理回路２１では赤外線
感温部１４ａ、１４ｂに流れる電流値を二倍に増幅して
いるため、検出器から見た抵抗値は１／２となり、対雑
音特性に優れたセンサを得ることができる。
による抵抗測定を行うと、信号処理回路２１では赤外線
感温部１４ａ、１４ｂに流れる電流値を二倍に増幅して
いるため、検出器から見た抵抗値は１／２となり、対雑
音特性に優れたセンサを得ることができる。
【００２９】
【発明の効果】本発明の熱形赤外線センサによれば、セ
ンサ基板と薄膜の赤外線受光部と該赤外線受光部と同一
素材、形状の補償素子を有し、前記赤外線受光部および
前記補償素子は前記センサ基板上に該センサ基板から熱
分離されるように形成され、かつ１つ又は複数の蓋体に
より気密封止された熱形赤外線センサにおいて、前記蓋
体の一部に赤外線の信号処理回路を設けたので、該信号
処理回路による前記赤外線受光部および前記補償素子へ
の熱的妨害を発生させることなく、受光部のごく近傍で
インピーダンス変換を実現することが可能であり、精度
の高いセンサを得ることができる。また、センサ基板と
信号処理回路を別々に作製できるので製造が容易となり
製造工程の簡略化や生産歩留まりの向上が図れる。
ンサ基板と薄膜の赤外線受光部と該赤外線受光部と同一
素材、形状の補償素子を有し、前記赤外線受光部および
前記補償素子は前記センサ基板上に該センサ基板から熱
分離されるように形成され、かつ１つ又は複数の蓋体に
より気密封止された熱形赤外線センサにおいて、前記蓋
体の一部に赤外線の信号処理回路を設けたので、該信号
処理回路による前記赤外線受光部および前記補償素子へ
の熱的妨害を発生させることなく、受光部のごく近傍で
インピーダンス変換を実現することが可能であり、精度
の高いセンサを得ることができる。また、センサ基板と
信号処理回路を別々に作製できるので製造が容易となり
製造工程の簡略化や生産歩留まりの向上が図れる。
【００３０】また、本発明の熱形赤外線センサは、前記
信号処理回路を前記赤外線受光部および前記補償素子の
出力の差動増幅回路とすることにより、差分を取る際に
問題となる配線由来の誤差分も排除することが可能とな
り、Ｓ／Ｎ比がより改善されたセンサを得ることができ
る。
信号処理回路を前記赤外線受光部および前記補償素子の
出力の差動増幅回路とすることにより、差分を取る際に
問題となる配線由来の誤差分も排除することが可能とな
り、Ｓ／Ｎ比がより改善されたセンサを得ることができ
る。
【００３１】さらに、本発明の熱形赤外線センサは、前
記信号処理回路を有する蓋体に半導体材料を用いること
により、前記蓋体に前記信号処理回路を直接形成するこ
とが可能であり、製造工程が簡素化される。
記信号処理回路を有する蓋体に半導体材料を用いること
により、前記蓋体に前記信号処理回路を直接形成するこ
とが可能であり、製造工程が簡素化される。
【００３２】また、本発明の熱形赤外線センサは、前記
センサ基板および前記蓋体に単結晶材料を用いることに
より、前記信号処理回路からの発熱による影響をより効
果的に排除できるとともに、真空封止した際に容器内圧
力の経時変化を抑制することができる。
センサ基板および前記蓋体に単結晶材料を用いることに
より、前記信号処理回路からの発熱による影響をより効
果的に排除できるとともに、真空封止した際に容器内圧
力の経時変化を抑制することができる。
【００３３】さらに、本発明の熱形赤外線センサは、前
記赤外線受光部および前記補償素子が同一の真空に曝さ
れるように気密封止することにより、補償素子の精度を
確保できるとともに、前記信号処理回路による熱的外乱
をより効果的に防止することができる。
記赤外線受光部および前記補償素子が同一の真空に曝さ
れるように気密封止することにより、補償素子の精度を
確保できるとともに、前記信号処理回路による熱的外乱
をより効果的に防止することができる。
【００３４】また、本発明の熱形赤外線センサは、前記
赤外線受光部および前記補償素子が前記信号処理回路を
有する蓋体により気密封止されたときに、前記赤外線受
光部および前記補償素子の電極と前記信号処理回路の電
極が電気的に接続されるように配置することにより、製
造工程が簡略化が図れる。
赤外線受光部および前記補償素子が前記信号処理回路を
有する蓋体により気密封止されたときに、前記赤外線受
光部および前記補償素子の電極と前記信号処理回路の電
極が電気的に接続されるように配置することにより、製
造工程が簡略化が図れる。
【図１】本発明の赤外線センサの一実施形態にかかる縦
断面図である。
断面図である。
【図２】本発明の信号処理回路の一実施形態にかかる回
路図である。
路図である。
１１…センサ基板 １２ａ、１２ｂ…空洞部 １３ａ、１３ｂ…架橋部 １４ａ、１４ｂ…赤外線感温膜 １５ａ、１５ｂ，１５ｃ…電極パッド １６…赤外線反射膜 １７…シリコンオキシナイトライド膜 １８…上蓋 １９…赤外線遮蔽膜 ２０…開口部 ２１…信号処理回路 ２２… 下蓋 ２３ａ、２３ｂ、２３ｃ…電極パッド ２４…ＭＩＤ基板 ２５…電極パッド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小松 清 神奈川県足柄上郡中井町井ノ口1500番地 テルモ株式会社内 (72)発明者 木村 光照 宮城県宮城郡七ヶ浜町汐見台３丁目２番地 の56
Claims (6)
- 【請求項１】 センサ基板と薄膜の赤外線受光部と該赤
外線受光部と同一素材、形状の補償素子とを有し、前記
赤外線受光部および前記補償素子は前記センサ基板上に
該センサ基板から熱分離されるように形成され、かつ１
つ又は複数の蓋体により気密封止された熱形赤外線セン
サにおいて、前記蓋体の一部に赤外線の信号処理回路を
有することを特徴とする熱形赤外線センサ。 - 【請求項２】 前記信号処理回路は前記赤外線受光部お
よび前記補償素子の出力の差動増幅回路である請求項１
記載の熱形赤外線センサ。 - 【請求項３】 前記信号処理回路を有する蓋体は半導体
材料からなる請求項１〜２記載の熱形赤外線センサ。 - 【請求項４】 前記センサ基板および前記蓋体は単結晶
材料からなる請求項１〜３記載の熱形赤外線センサ。 - 【請求項５】 前記気密封止は、前記赤外線受光部およ
び前記補償素子が同一の真空に曝されるようにした請求
項１〜４記載の熱形赤外線センサ。 - 【請求項６】 前記赤外線受光部および前記補償素子が
前記信号処理回路を有する蓋体により気密封止されたと
きに、前記赤外線受光部および前記補償素子の電極と前
記信号処理回路の電極が電気的に接続されるように配置
された請求項１〜５記載の熱形赤外線センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7475896A JPH09264784A (ja) | 1996-03-28 | 1996-03-28 | 熱形赤外線センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7475896A JPH09264784A (ja) | 1996-03-28 | 1996-03-28 | 熱形赤外線センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09264784A true JPH09264784A (ja) | 1997-10-07 |
Family
ID=13556506
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7475896A Withdrawn JPH09264784A (ja) | 1996-03-28 | 1996-03-28 | 熱形赤外線センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09264784A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002036200A (ja) * | 2000-06-06 | 2002-02-05 | Lucent Technol Inc | マイクロメカニカルデバイスの相互接続 |
| FR2816447A1 (fr) * | 2000-11-07 | 2002-05-10 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif de detection de rayonnements electromagnetiques tridimensionnel et procede de realisation de ce dispositif |
| EP1157967A3 (en) * | 2000-05-22 | 2003-01-02 | Lucent Technologies Inc. | Packaging micromechanical devices |
| GB2532733A (en) * | 2014-11-25 | 2016-06-01 | Melexis Technologies Nv | Radiation detector comprising a compensating sensor |
| EP3035015A1 (en) * | 2014-12-15 | 2016-06-22 | Melexis Technologies NV | Ir sensor for ir sensing based on power control |
| US20230187459A1 (en) * | 2020-07-03 | 2023-06-15 | Mitsubishi Electric Corporation | Infrared sensor and method of manufacturing infrared sensor |
| US12622076B2 (en) * | 2020-07-03 | 2026-05-05 | Mitsubishi Electric Corporation | Infrared sensor and method of manufacturing infrared sensor |
-
1996
- 1996-03-28 JP JP7475896A patent/JPH09264784A/ja not_active Withdrawn
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1157967A3 (en) * | 2000-05-22 | 2003-01-02 | Lucent Technologies Inc. | Packaging micromechanical devices |
| JP2002036200A (ja) * | 2000-06-06 | 2002-02-05 | Lucent Technol Inc | マイクロメカニカルデバイスの相互接続 |
| FR2816447A1 (fr) * | 2000-11-07 | 2002-05-10 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif de detection de rayonnements electromagnetiques tridimensionnel et procede de realisation de ce dispositif |
| WO2002039481A3 (fr) * | 2000-11-07 | 2002-08-01 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif de detection de rayonnements electromagnetiques tridimensionnel et procede de realisation de ce dispositif |
| US6861719B2 (en) | 2000-11-07 | 2005-03-01 | Commissariat A L'energie Atomique | Device for detecting three-dimensional electromagnetic radiation and method for making same |
| GB2532733A (en) * | 2014-11-25 | 2016-06-01 | Melexis Technologies Nv | Radiation detector comprising a compensating sensor |
| US10096724B2 (en) | 2014-11-25 | 2018-10-09 | Melexis Technologies Nv | Radiation detector comprising a compensating sensor |
| EP3035015A1 (en) * | 2014-12-15 | 2016-06-22 | Melexis Technologies NV | Ir sensor for ir sensing based on power control |
| US9989409B2 (en) | 2014-12-15 | 2018-06-05 | Melexis Technologies Nv | IR sensor for IR sensing based on power control |
| US20230187459A1 (en) * | 2020-07-03 | 2023-06-15 | Mitsubishi Electric Corporation | Infrared sensor and method of manufacturing infrared sensor |
| US12622076B2 (en) * | 2020-07-03 | 2026-05-05 | Mitsubishi Electric Corporation | Infrared sensor and method of manufacturing infrared sensor |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20030603 |