JPH10170337A - ゲルマニウム赤外線透過窓、その製造方法およびそれを用いた赤外線センサ用気密封止パッケージ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コストが安く、充分な接合強度を有し、かつ
金属容器との電気的な接続も良好なゲルマニウム赤外線
透過窓、その製造方法およびそれを用いた赤外線センサ
用気密封止パッケージを提供する。 【解決手段】 赤外線センサ用気密封止パッケージにお
いて用いられ、接合部材を有するゲルマニウムの窓材１
からなるゲルマニウム赤外線透過窓であって、前記接合
部材として、メタライズ層を前記窓材表面の一部に有し
ており、前記メタライズ層が、前記窓材表面側から、金
属−ゲルマニウム合金層である金−ゲルマニウム合金層
６、中間金属層３および酸化防止金属層が順次積層され
たものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ゲルマニウムの窓
材（以下、単に「ゲルマニウム窓材」ともいう）から構
成されるゲルマニウム赤外線透過窓、その製造方法およ
びそれを用いた赤外線センサ用気密封止パッケージに関
する。

【０００２】

【従来の技術】赤外線センサは熱源の検知に用いられる
もので、センサ素子の保護および電磁波遮蔽を目的に、
センサ素子は気密封止パッケージに封入される。前記気
密封止パッケージは、金属容器と、赤外線を透過する赤
外線透過窓とからなる。該赤外線透過窓は、接合部材を
有する窓材からなる。前記金属容器には開口部が設けら
れており、該開口部には、接合部材を介して赤外線透過
窓が取り付けられる。前記窓材としては、所望の波長の
赤外線に対する透過性が優れていることが望ましい。こ
のために、窓材の材質としては、シリコン、硫化亜鉛、
ふっ化マグネシウムおよびゲルマニウムなどが用いられ
る。また、窓材表面に、赤外線反射防止層や、赤外線を
透過しうる波長に選択性をもたせるためのフィルタ膜を
形成するばあいもある。従来、前記金属容器への窓材の
取り付けは、接合部材として樹脂や低融点ガラスなどを
用いて行われる。前記樹脂を用いた取り付けに関して
は、たとえば、特開平７−２８０６５３号公報および特
開平７−２９４３３６号公報に示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前述の樹脂による接合
では、所望の気密性および強度がえられないという問題
があり、また、低融点ガラスによる接合では、気密性お
よび強度に関する信頼性は高いが、製造コストが高くな
るという問題がある。また、電磁波の遮蔽を目的に、導
電性を有する窓材を同じく導電性を有する樹脂で金属容
器へ接合するばあいがあるが、充分な導電性をうるのが
困難であるという問題がある。

【０００４】本発明は、かかる問題を解決するためにな
されたものであり、とくに窓材の材質として赤外線透過
特性の優れたゲルマニウムを用い、コストが安く、充分
な接合強度を有し、かつ金属容器との電気的な接続も良
好なゲルマニウム赤外線透過窓、その製造方法およびそ
れを用いた赤外線センサ用気密封止パッケージを提供す
ることを目的とする。さらに、はんだ付けによる金属容
器への窓材の接合を可能にするゲルマニウム赤外線透過
窓、その製造方法およびそれを用いた赤外線センサ用気
密封止パッケージを提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明のゲルマニウム赤
外線透過窓は、赤外線センサ用気密封止パッケージにお
いて用いられ、接合部材を有するゲルマニウム窓材から
なるゲルマニウム赤外線透過窓であって、前記接合部材
として、メタライズ層を前記窓材表面の一部に有してお
り、前記メタライズ層が、前記窓材表面側から、金属−
ゲルマニウム合金層、中間金属層および酸化防止金属層
が順次積層されたものであることを特徴とすることによ
り、はんだなどの低融点金属を用いて、ゲルマニウム赤
外線透過窓と金属容器とを接合することが可能になる。

【０００６】前記金属−ゲルマニウム合金層および前記
酸化防止金属層が積層される際に用いられる金属が、金
および白金の少なくとも１つであることにより、ゲルマ
ニウム窓材に対するメタライズ層の接合を強固にするこ
とが可能になり、また、中間金属層の酸化を防止するこ
とが可能になる。

【０００７】前記中間金属層が積層される際に用いられ
る金属が、ニッケル、白金および銅の少なくとも１つで
あることにより、金属−ゲルマニウム合金層およびはん
だ層両者への中間金属層の接合が可能になる。

【０００８】前記ゲルマニウム窓材表面のうち、前記メ
タライズ層が形成された面を除く面の少なくとも一部に
赤外線反射防止層が形成されてなることにより、良好な
赤外線透過特性を有するゲルマニウム赤外線透過窓をう
ることが可能になる。

【０００９】本発明のゲルマニウム赤外線透過窓を用い
た赤外線センサ用気密封止パッケージは、開口部が設け
られた金属容器と、接合部材を有するゲルマニウムの窓
材からなるゲルマニウム赤外線透過窓とからなり、前記
接合部材を介して前記ゲルマニウム赤外線透過窓が前記
金属容器の開口部に取り付けられてなる赤外線センサ用
気密封止パッケージであって、前記接合部材として、メ
タライズ層を前記窓材表面の一部に有しており、前記メ
タライズ層が、前記窓材表面側から、金属−ゲルマニウ
ム合金層、中間金属層および酸化防止金属層が順次積層
されたものであることを特徴とすることにより、はんだ
などの低融点金属を用いて、ゲルマニウム赤外線透過窓
と金属容器とを接合することが可能になる。

【００１０】前記金属−ゲルマニウム合金層および前記
酸化防止金属層が積層される際に用いられる金属が、金
および白金の少なくとも１つであることにより、ゲルマ
ニウム窓材に対するメタライズ層の接合を強固にするこ
とが可能になり、また、中間金属層の酸化を防止するこ
とが可能になる。

【００１１】前記中間金属層が積層される際に用いられ
る金属が、ニッケル、白金および銅の少なくとも１つで
あることにより、金属−ゲルマニウム合金層およびはん
だ層両者への中間金属層の接合が可能になる。

【００１２】前記ゲルマニウム窓材表面のうち、前記メ
タライズ層が形成された面を除く面の少なくとも一部に
赤外線反射防止層が形成されてなることにより、良好な
赤外線透過特性を有するゲルマニウム赤外線透過窓をう
ることが可能になる。

【００１３】本発明のゲルマニウム赤外線透過窓の製造
方法は、赤外線センサ用気密封止パッケージにおいて用
いられ、接合部材を有するゲルマニウム窓材からなるゲ
ルマニウム赤外線透過窓の製造方法であって、（ａ）前
記窓材表面の一部に、前記窓材表面側から、金属の層、
中間金属層および酸化防止金属層を順次積層し、（ｂ）
前記窓材の一部と前記金属の層とを合金化して、金属−
ゲルマニウム合金層、中間金属層および酸化防止金属層
からなるメタライズ層を、前記接合部材として前記窓材
表面の一部に形成することを特徴とすることにより、は
んだなどの低融点金属を用いて、ゲルマニウム赤外線透
過窓と金属容器とを接合することが可能になる。

【００１４】前記金属の層および前記酸化防止金属層を
積層する際に用いる金属が、金および白金の少なくとも
１つであることにより、ゲルマニウム窓材に対するメタ
ライズ層の接合を強固にすることが可能になり、また、
中間金属層の酸化を防止することが可能になる。

【００１５】前記中間金属層を積層する際に用いる金属
が、ニッケル、白金および銅の少なくとも１つであるこ
とにより、金属−ゲルマニウム合金層およびはんだ層両
者への中間金属層の接合が可能になる。

【００１６】メタライズ層のゲルマニウム窓材に対する
接合をより強固にすることができるという点で、前記金
属−ゲルマニウム合金層を積層する際に用いる金属の層
の厚さが、５０〜５０００Åであることが好ましく、さ
らに好ましくは１００〜５００Å、最も好ましくは２０
０Åである。

【００１７】前記金属−ゲルマニウム合金層を、後熱処
理、前記金属の層を積層する際に同時に行われる加熱処
理およびはんだ付けによる加熱処理のうち少なくとも１
つの処理を用いて形成することにより、金属−ゲルマニ
ウム合金層の形成が可能になる。

【００１８】本発明のゲルマニウム赤外線透過窓の製造
方法は、赤外線センサ用気密封止パッケージにおいて用
いられ、接合部材を有するゲルマニウム窓材からなるゲ
ルマニウム赤外線透過窓の製造方法であって、（ｃ）前
記窓材表面の一部に、前記窓材表面側から、未合金化の
金属の層、中間金属層および酸化防止金属層を順次積層
し、（ｄ）前記窓材と前記金属の層との接合界面のみを
合金化して、金属−ゲルマニウム合金層、金属の層、中
間金属層および酸化防止金属層からなるメタライズ層
を、前記接合部材として前記窓材表面の一部に形成する
ことを特徴とすることにより、ゲルマニウム窓材とメタ
ライズ層とに適度な接合強度をもたせ、かつ熱処理条件
を緩和することが可能になる。

【００１９】前記金属の層および前記酸化防止金属層を
積層する際に用いる金属が、金および白金の少なくとも
１つであることにより、ゲルマニウム窓材に対するメタ
ライズ層の接合を強固にすることが可能になり、また、
中間金属層の酸化を防止することが可能になる。

【００２０】前記中間金属層を積層する際に用いる金属
が、ニッケル、白金および銅の少なくとも１つであるこ
とにより、金属−ゲルマニウム合金層およびはんだ層両
者への中間金属層の接合が可能になる。

【００２１】

【発明の実施の形態】つぎに、図面を参照しながら本発
明のゲルマニウム赤外線透過窓、その製造方法およびそ
れを用いた赤外線センサ用気密封止パッケージの実施の
形態を説明する。

【００２２】実施の形態１．本発明のゲルマニウム赤外
線透過窓、その製造方法およびそれを用いた赤外線セン
サ用気密封止パッケージの実施の形態１について、図面
を参照して説明する。図１は、本発明のゲルマニウム赤
外線透過窓となるゲルマニウム窓材、複数の金属の層お
よび赤外線反射防止層の実施の形態１を示す部分断面説
明図である。図１には、ゲルマニウム赤外線透過窓のう
ち、メタライズ層が形成される部分が示されている。図
１において、１はゲルマニウム窓材、２は金層、３は中
間金属層、４は酸化防止金属層、５は赤外線反射防止層
を示す。図１において、ゲルマニウム窓材１表面には、
メタライズ層となる、金層２、中間金属層３および酸化
防止金属層４が順次積層されている。また、ゲルマニウ
ム窓材１表面のうち、金層２が積層されている面を除く
面には、赤外線反射防止層５が形成されている。ゲルマ
ニウム窓材１は、波長２〜１５μｍの赤外線に対する透
過性が良好な窓材であり、厚さは０．３〜５ｍｍであ
る。本実施の形態において、金属の層を積層する際に用
いる金属として金を選択した。図１において、金層２が
これにあたる。また、中間金属層３を積層する際に用い
る金属としてニッケルを選択した。

【００２３】つぎに、本実施の形態のゲルマニウム赤外
線透過窓の製造方法について説明する。まずはじめに、
ゲルマニウム窓材１表面に、金層２および中間金属層３
が、金層２の厚さが２００Å、中間金属層３の厚さが５
０００Åとなるように、スパッタリング法より積層され
る。さらに、中間金属層３表面には、酸化防止層４とし
て厚さ３００Åの金の層がスパッタリング法により積層
される。このようにして、金層２、中間金属層３および
酸化防止金属層４が順次積層されたゲルマニウム窓材１
に対して、温度３７０℃、時間３０分で、空気中におい
て後熱処理を行いゲルマニウム赤外線透過窓を形成し
た。

【００２４】この後熱処理によって、ゲルマニウム窓材
１および金層２の界面付近のゲルマニウム窓材１と、金
層２とが合金化し、金−ゲルマニウム合金層が形成され
る。したがって、本実施の形態のゲルマニウム赤外線透
過窓は、金−ゲルマニウム合金層、中間金属層および酸
化防止金属層が順次積層されてなるメタライズ層を、接
合部材としてゲルマニウム窓材１表面の一部に有する。

【００２５】つぎに、前述のゲルマニウム赤外線透過窓
を用いた赤外線センサ用気密封止パッケージについて述
べる。赤外線センサ用気密封止パッケージは、金属容器
と、ゲルマニウム赤外線透過窓とからなる。該ゲルマニ
ウム赤外線透過窓は、接合部材を有するゲルマニウム窓
材からなる。前記接合部材はゲルマニウム窓材の端縁に
設けられる。前記金属容器には開口部が設けられてお
り、該開口部には、前記接合部材を介してゲルマニウム
赤外線透過窓が取り付けられる。

【００２６】前記赤外線センサ用気密封止パッケージ
は、つぎに示される方法によりえられる。まずはじめ
に、金属容器の、ゲルマニウム赤外線透過窓と金属容器
との接合部分に、ゲルマニウム赤外線透過窓を乗せる。
このとき、ゲルマニウム赤外線透過窓のメタライズ層
と、金属容器とのあいだに、鉛−すず共晶はんだ箔を挟
む。さらに、前記鉛−すず共晶はんだ箔の溶融する温度
に接合部分を加熱、すなわちメタライズ層と金属容器と
をはんだ付けする。該はんだ付けによって、ゲルマニウ
ム赤外線透過窓のメタライズ層と、金属容器との鉛−す
ず共晶はんだ箔による接合が行われ、本実施の形態の赤
外線センサ用気密封止パッケージが形成される。

【００２７】本発明の赤外線センサ用気密封止パッケー
ジの実施の形態１の部分拡大説明図を図２に示す。図２
には、赤外線センサ用気密封止パッケージのうち、ゲル
マニウム赤外線透過窓と金属容器との接合部分が示され
ている。なお、図２は、図１に示される領域Ａのゲルマ
ニウム赤外線透過窓が、後熱処理され金属容器（図示せ
ず）に接合された状態を示す。図２において、６は金属
−ゲルマニウム合金層としての金−ゲルマニウム合金
層、７は前記はんだ付け後の鉛−すず共晶はんだ箔であ
るはんだ層を示す。また、図２において、図１と同一の
部分には同じ符号を用いて示す。なお、図１に示される
金の酸化防止金属層４は、前記はんだ付けの際に、はん
だ層７に融け込み消失している。前記はんだ層７の厚さ
は、たとえば１０〜５００μｍ程度である。

【００２８】図３は、本発明の赤外線センサ用気密封止
パッケージの実施の形態１を示す部分断面説明図であ
る。図３には、赤外線センサ用気密封止パッケージのう
ち、ゲルマニウム赤外線透過窓およびその周辺のみが示
されている。図３において、８は金属容器、９は、メタ
ライズ層およびはんだ層からなる取り付け部材を示す。
また、図３において、図２と同一の部分には同じ符号を
用いて示す。前記メタライズ層は、ゲルマニウム窓材１
表面側から、金属−ゲルマニウム合金層、中間金属層お
よび酸化防止金属層が順次積層されたものである。な
お、酸化防止金属層は、はんだ付けの際にはんだ層に融
け込み、層としての形状を有しない。また、図３におい
て、図２と同一の部分には同じ符号を用いて示す。図３
に示されるように、取り付け部材９を介して、ゲルマニ
ウム赤外線透過窓が金属容器８の開口部に取り付けられ
る。本実施の形態によるゲルマニウム赤外線透過窓およ
び金属容器の接合部分の接合強度と、赤外線センサ用気
密封止パッケージの気密性とを試験した結果、充分な値
が示された。

【００２９】本実施の形態において、金−ゲルマニウム
合金層を形成するための後熱処理条件としては、温度が
３００℃以上であることが好ましく、すべての金層を完
全に合金化するためには、温度が３７０℃以上であるこ
とが好ましい。また、後熱処理の時間は、金−ゲルマニ
ウム合金層となる金層およびゲルマニウム窓材の温度が
所望の温度に達すればよく、とくに保持する必要はない
が、すべての金層を完全に合金化するためには、可能で
あれば５分以上所望の温度を保持することが好ましい。
一方、金層の積層と同時にゲルマニウム窓材の加熱を行
うことによって金−ゲルマニム合金層を形成し、後熱処
理を省くことができるが、積層の際に用いられる装置に
ゲルマニウム窓材の加熱を行いうる機構を設けることが
必要となる。また、前記はんだ付けの際の加熱を、金−
ゲルマニウム合金層の形成のために併用することができ
るが、通常のはんだ付けに必要な温度よりも金−ゲルマ
ニウム合金層の形成に必要な温度の方が高いため、通常
のはんだ付けのときの温度よりも高い温度ではんだ付け
を行う必要がある。

【００３０】本実施の形態においては、金層、中間金属
層および酸化防止金属層を積層する方法として、スパッ
タリング法を用いたが、他に真空蒸着法やメッキ法を用
いることができる。

【００３１】本実施の形態において、金属−ゲルマニウ
ム合金層を形成する際に用いられる金属の層である金層
の厚さを２００Åとしたが、それ以外の厚さでも可能で
ある。しかし、金属の層の厚さがあまり厚すぎると、形
成される金属−ゲルマニウム合金層の厚さが厚くなり過
ぎ、メタライズ層とゲルマニウム窓材との接合部分にひ
ずみが生じて接合強度が低下する。また、金属の層の厚
さが薄すぎても、メタライズ層とゲルマニウム窓材との
接合部分の接合強度が低下する。したがって、金属の層
の厚さを５０〜５０００Åとすることが好ましく、さら
に好ましくは１００〜５００Åである。ただし、金属−
ゲルマニウム合金層を形成する際に用いられる金属の層
が厚いばあいでも、後熱処理条件、またはゲルマニウム
窓材の加熱条件を最適化し、金属−ゲルマニウム合金層
の形成が、ゲルマニウム窓材と前記金属の層との接合界
面のみに留まるようにすることで、接合強度の低下を抑
えることができる。たとえば、金属の層の厚さが１００
０〜２０００Åのばあい、温度３００〜３３０℃、時間
３０分で後熱処理を行えばよい。このときの金属−ゲル
マニウム合金層の厚さは、５０〜５００Åである。な
お、金属−ゲルマニウム合金層の形成をゲルマニウム窓
材と前記金属の層との接合界面のみに留まるようにした
ばあい、メタライズ層は、金属−ゲルマニウム合金層、
合金化されなかった金属の層、中間金属層および酸化防
止金属層からなる。

【００３２】本実施の形態においては、中間金属層とし
てニッケルを介在させることにより、金属−ゲルマニウ
ム合金層とはんだ層との強固な接合を可能にしている
が、ニッケルの代わりに白金または銅を用いても同様の
効果をうることが可能であり、また、ニッケル、白金お
よび銅のうち少なくとも２つの金属を用いても同様の効
果をうることが可能である。また、本実施の形態におい
て、中間金属層の厚さを５０００Åとしたが、１０００
Å以上であれば中間金属層としての役割を果たすことが
できる。

【００３３】実施の形態２．実施の形態１において、金
属−ゲルマニウム合金層を積層する際に用いる金属とし
て金を用いるばあいを示したが、金の他に白金も使用可
能である。本実施の形態においては、金属−ゲルマニウ
ム合金層を積層する際に用いる金属として白金を用いた
例を示す。

【００３４】本実施の形態のゲルマニウム赤外線透過窓
の製造方法についてつぎに示す。まずはじめに、ゲルマ
ニウム窓材表面の一部に、金属の層としての白金層が厚
さ１０００Åとなり、中間金属層としてのニッケル層が
厚さ５０００Åとなるように、真空蒸着法により、白金
層とニッケル層とを順次積層する。続けて、ニッケル層
表面に、酸化防止金属層として、厚さ２００Åの金の層
を、同じく真空蒸着法により積層する。さらに、白金
層、ニッケル層および金の層が順次積層されたゲルマニ
ウム窓材に対して、温度５００℃、時間３０分で、空気
中において後熱処理を行いゲルマニウム赤外線透過窓を
形成する。

【００３５】この後熱処理によって、ゲルマニウム窓材
および白金層の界面付近のゲルマニウム窓材と、白金層
とが合金化し、白金−ゲルマニウム合金層が形成され
る。したがって、本実施の形態のゲルマニウム赤外線透
過窓は、白金−ゲルマニウム合金層、ニッケル層および
金の層が順次積層されてなるメタライズ層を、接合部材
としてゲルマニウム窓材表面の一部に有する。なお、前
記ゲルマニウム窓材表面のうち、メタライズ層が形成さ
れた面を除く面には、赤外線反射防止層が形成される。

【００３６】つぎに、前述のゲルマニウム赤外線透過窓
を用いた赤外線センサ用気密封止パッケージについて述
べる。本実施の形態の赤外線センサ用気密封止パッケー
ジはつぎに示される方法によりえられる。まずはじめ
に、金属容器の、ゲルマニウム赤外線透過窓と金属容器
との接合部分に、ゲルマニウム赤外線透過窓を乗せる。
このとき、メタライズ層と、金属容器とのあいだに、鉛
−すず共晶はんだ箔を挟む。さらに、前記鉛−すず共晶
はんだ箔の溶融する温度に接合部分を加熱、すなわちメ
タライズ層と金属容器とはんだ付けし、本実施の形態の
赤外線センサ用気密封止パッケージを形成する。本実施
の形態によるゲルマニウム赤外線透過窓および金属容器
の接合部分の接合強度と、赤外線センサ用気密封止パッ
ケージの気密性とを試験した結果、充分な値が示され
た。

【００３７】本実施の形態において、白金−ゲルマニウ
ム合金層を形成するための後熱処理条件としては、温度
が５００〜８００℃であることが好ましい。ただし、白
金およびゲルマニウムの共晶温度が約７９８℃であるた
め、後熱処理の温度が５００〜７５０℃程度のばあい、
白金−ゲルマニウム合金層の形成は白金層およびゲルマ
ニウム窓材の接合界面のみに限られる。さらに、白金−
ゲルマニウム合金層を厚くするためには、可能であれば
３０分以上所望の温度を保持して後熱処理を行うことが
好ましい。一方、白金層の積層と同時にゲルマニウム窓
材の加熱を行うことによって白金−ゲルマニム合金層を
形成し、後熱処理を省くことができるが、積層の際に用
いられる装置にゲルマニウム窓材の加熱を行いうる機構
を設けることが必要となる。

【００３８】本実施の形態において、金属−ゲルマニウ
ム合金層を形成する際に用いられる金属の層である白金
層の厚さを１０００Åとしたが、それ以外の厚さでも可
能である。しかし、白金層の積層に要する時間を減らす
ためには、白金層の厚さは５０００Å以下が好ましい。
また、金属−ゲルマニウム合金層および酸化防止金属層
が積層される際に、金および白金両方の金属を用いても
同様の効果がえられる。

【００３９】実施の形態３．実施の形態１および実施の
形態２において示されるゲルマニウム赤外線透過窓に
は、該ゲルマニウム赤外線透過窓表面のうち、前記メタ
ライズ層が形成された面を除く面に赤外線反射防止層が
形成される。したがって、赤外線透過特性の優れたゲル
マニウム赤外線透過窓を形成できる。本実施の形態にお
いては、実施の形態１において示される製造方法により
形成されたメタライズ層を有するゲルマニウム赤外線透
過窓に、前記する手順を示す。

【００４０】まずはじめに、メタライズ層表面を覆うメ
タルマスク付きの試料取り付け治具で、前記ゲルマニウ
ム赤外線透過窓を保持し、真空蒸着装置に取り付ける。
該真空蒸着装置内で、赤外線反射防止層となる酸化ジル
コニウム層をゲルマニウム赤外線透過窓の一表面に積層
する。さらに、同様にして、酸化ジルコニウム層をゲル
マニウム赤外線透過窓の他の表面に積層し、前記メタラ
イズ層が形成された面を除く面に、酸化ジルコニウム層
が形成された赤外線反射防止層をうる。

【００４１】前記酸化ジルコニウム層の厚さは、ゲルマ
ニウム赤外線透過窓を透過する赤外線の波長に対して、
該酸化ジルコニウム層の反射率がもっとも小さくなるよ
うに定められる。すなわち、前記酸化ジルコニウム層の
厚さは、つぎの（１）式を満たすように定められる。

【００４２】ｎ_ｚｄ＝（１／４）λ （１） なお、（１）式において、ｎ_ｚは酸化ジルコニウム層の
屈折率、ｄは酸化ジルコニウム層の厚さ、λはゲルマニ
ウム赤外線透過窓を透過する赤外線の波長を示す。たと
えば、波長λが１０μｍのとき、酸化ジルコニウム層の
厚さｄは１．１４μｍである。前記ゲルマニウム赤外線
透過窓に厚さ１．１４μｍの酸化ジルコニウム層を積層
し、波長１０μｍの赤外線を用いて、ゲルマニウム赤外
線透過窓の赤外線透過特性を測定したところ非常に良好
な透過特性が示された。

【００４３】本実施の形態においては、赤外線反射防止
層としての酸化ジルコニウム層が、ゲルマニウム赤外線
透過窓表面のうち前記メタライズ層が形成された面を除
く面、すなわちゲルマニウム赤外線透過窓の両表面に形
成される。しかし、ゲルマニウム赤外線透過窓の赤外線
が入射される側のみに形成したばあいにおいても、比較
的良好な赤外線透過特性をうることができる。また、赤
外線反射防止層の材質は、本実施の形態において用いら
れた酸化ジルコニウムの他に、硫化亜鉛や酸化セリウム
でも同様の効果をうることができる。また、赤外線反射
防止層を形成する際の積層法として、真空蒸着法以外に
スパッタリング法やＣＶＤ法を用いたばあいでも、同様
の効果をうることができる。

【００４４】なお、前述の実施の形態１においては、金
属−ゲルマニウム合金層および酸化防止金属層を形成す
る際に用いられる金属を金としたが、金の代わりに白
金、または金および白金両方を用いても同様の効果がえ
られる。

【００４５】

【発明の効果】本発明のゲルマニウム赤外線透過窓、そ
の製造方法およびそれを用いた赤外線センサ用気密封止
パッケージによれば、ゲルマニウム窓材表面の一部に、
金属−ゲルマニウム合金層、中間金属層および酸化防止
金属層が順次積層されてなるメタライズ層が形成される
ため、コストが安く、充分な接合強度を有し、かつ金属
容器との電気的な接続も良好なゲルマニウム赤外線透過
窓、その製造方法およびそれを用いた赤外線センサ用気
密封止パッケージを実現できるという効果がある。さら
に、はんだ付けによる金属容器への窓材の接合を可能に
するゲルマニウム赤外線透過窓、その製造方法およびそ
れを用いた赤外線センサ用気密封止パッケージを実現で
きるという効果がある。また、ゲルマニウム窓材表面の
うち、前記メタライズ層が形成された面を除く面の少な
くとも一部に、赤外線反射防止層が形成されるため、所
望の波長の赤外線に対して良好な赤外線透過特性を有す
るゲルマニウム赤外線透過窓、その製造方法およびそれ
を用いた赤外線センサ用気密封止パッケージを実現でき
るという効果がある。

【００４６】請求項１記載のゲルマニウム赤外線透過窓
は、赤外線センサ用気密封止パッケージにおいて用いら
れ、接合部材を有するゲルマニウム窓材からなるゲルマ
ニウム赤外線透過窓であって、前記接合部材として、メ
タライズ層を前記窓材表面の一部に有しており、前記メ
タライズ層が、前記窓材表面側から、金属−ゲルマニウ
ム合金層、中間金属層および酸化防止金属層が順次積層
されたものであるので、はんだなどの低融点金属を用い
て、ゲルマニウム赤外線透過窓と金属容器とを接合する
ことができるという効果がある。

【００４７】請求項２記載のゲルマニウム赤外線透過窓
では、前記金属−ゲルマニウム合金層および前記酸化防
止金属層が積層される際に用いられる金属が、金および
白金の少なくとも１つであるので、ゲルマニウム窓材に
対するメタライズ層の接合を強固にすることができると
いう効果があり、また、中間金属層の酸化を防止するこ
とができるという効果がある。

【００４８】請求項３記載のゲルマニウム赤外線透過窓
では、前記中間金属層が積層される際に用いられる金属
が、ニッケル、白金および銅の少なくとも１つであるの
で、金属−ゲルマニウム合金層およびはんだ層両者への
中間金属層の接合ができるという効果がある。

【００４９】請求項４記載のゲルマニウム赤外線透過窓
では、前記ゲルマニウム窓材表面のうち、前記メタライ
ズ層が形成された面を除く面の少なくとも一部に赤外線
反射防止層が形成されてなるので、良好な赤外線透過特
性を有するゲルマニウム赤外線透過窓をうることができ
るという効果がある。

【００５０】請求項５記載のゲルマニウム赤外線透過窓
を用いた赤外線センサ用気密封止パッケージは、開口部
が設けられた金属容器と、接合部材を有するゲルマニウ
ムの窓材からなるゲルマニウム赤外線透過窓とからな
り、前記接合部材を介して前記ゲルマニウム赤外線透過
窓が前記金属容器の開口部に取り付けられてなる赤外線
センサ用気密封止パッケージであって、前記接合部材と
して、メタライズ層を前記窓材表面の一部に有してお
り、前記メタライズ層が、前記窓材表面側から、金属−
ゲルマニウム合金層、中間金属層および酸化防止金属層
が順次積層されたものであるので、はんだなどの低融点
金属を用いて、ゲルマニウム赤外線透過窓と金属容器と
を接合することができるという効果がある。

【００５１】請求項６記載のゲルマニウム赤外線透過窓
を用いた赤外線センサ用気密封止パッケージでは、前記
金属−ゲルマニウム合金層および前記酸化防止金属層が
積層される際に用いられる金属が、金および白金の少な
くとも１つであるので、ゲルマニウム窓材に対するメタ
ライズ層の接合を強固にすることができるという効果が
あり、また、中間金属層の酸化を防止することができる
という効果がある。

【００５２】請求項７記載のゲルマニウム赤外線透過窓
を用いた赤外線センサ用気密封止パッケージでは、前記
中間金属層が積層される際に用いられる金属が、ニッケ
ル、白金および銅の少なくとも１つであるので、金属−
ゲルマニウム合金層およびはんだ層両者への中間金属層
の接合ができるという効果がある。

【００５３】請求項８記載のゲルマニウム赤外線透過窓
を用いた赤外線センサ用気密封止パッケージでは、前記
ゲルマニウム窓材表面のうち、前記メタライズ層が形成
された面を除く面の少なくとも一部に赤外線反射防止層
が形成されてなるので、良好な赤外線透過特性を有する
ゲルマニウム赤外線透過窓をうることができるという効
果がある。

【００５４】請求項９記載のゲルマニウム赤外線透過窓
の製造方法は、赤外線センサ用気密封止パッケージにお
いて用いられ、接合部材を有するゲルマニウム窓材から
なるゲルマニウム赤外線透過窓の製造方法であって、
（ａ）前記窓材表面の一部に、前記窓材表面側から、金
属の層、中間金属層および酸化防止金属層を順次積層
し、（ｂ）前記窓材の一部と前記金属の層とを合金化し
て、金属−ゲルマニウム合金層、中間金属層および酸化
防止金属層からなるメタライズ層を、前記接合部材とし
て前記窓材表面の一部に形成するので、はんだなどの低
融点金属を用いて、ゲルマニウム赤外線透過窓と金属容
器とを接合することができるという効果がある。

【００５５】請求項１０記載のゲルマニウム赤外線透過
窓の製造方法では、前記金属の層および前記酸化防止金
属層を積層する際に用いる金属が、金および白金の少な
くとも１つであるので、ゲルマニウム窓材に対するメタ
ライズ層の接合を強固にすることができるという効果が
あり、また、中間金属層の酸化を防止することができる
という効果がある。

【００５６】請求項１１記載のゲルマニウム赤外線透過
窓の製造方法では、前記中間金属層を積層する際に用い
る金属が、ニッケル、白金および銅の少なくとも１つで
あるので、金属−ゲルマニウム合金層およびはんだ層両
者への中間金属層の接合ができるという効果がある。

【００５７】請求項１２、１３または１４記載のゲルマ
ニウム赤外線透過窓の製造方法では、前記金属−ゲルマ
ニウム合金層を積層する際に用いる金属の層の厚さを、
５０〜５０００Å（請求項１２）、１００〜５００Å
（請求項１３）、２００Å（請求項１４）としているの
で、メタライズ層のゲルマニウム窓材に対する接合をよ
り強固にすることができるという効果がある。

【００５８】請求項１５記載のゲルマニウム赤外線透過
窓の製造方法では、前記金属−ゲルマニウム合金層を、
後熱処理、前記金属の層を積層する際に同時に行われる
加熱処理およびはんだ付けによる加熱処理のうち少なく
とも１つの処理を用いて形成するので、金属−ゲルマニ
ウム合金層の形成ができるという効果がある。

【００５９】請求項１６記載のゲルマニウム赤外線透過
窓の製造方法は、赤外線センサ用気密封止パッケージに
おいて用いられ、接合部材を有するゲルマニウム窓材か
らなるゲルマニウム赤外線透過窓の製造方法であって、
（ｃ）前記窓材表面の一部に、前記窓材表面側から、未
合金化の金属の層、中間金属層および酸化防止金属層を
順次積層し、（ｄ）前記窓材と前記金属の層との接合界
面のみを合金化して、金属−ゲルマニウム合金層、金属
の層、中間金属層および酸化防止金属層からなるメタラ
イズ層を、前記接合部材として前記窓材表面の一部に形
成するので、ゲルマニウム窓材とメタライズ層とに適度
な接合強度をもたせ、かつ熱処理条件を緩和することが
できるという効果がある。

【００６０】請求項１７記載のゲルマニウム赤外線透過
窓の製造方法では、前記金属の層および前記酸化防止金
属層を積層する際に用いる金属が、金および白金の少な
くとも１つであるので、ゲルマニウム窓材に対するメタ
ライズ層の接合を強固にすることができるという効果が
あり、また、中間金属層の酸化を防止することができる
という効果がある。

【００６１】請求項１８記載のゲルマニウム赤外線透過
窓の製造方法では、前記中間金属層を積層する際に用い
る金属が、ニッケル、白金および銅の少なくとも１つで
あるので、金属−ゲルマニウム合金層およびはんだ層両
者への中間金属層の接合ができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のゲルマニウム赤外線透過窓となるゲ
ルマニウム窓材、複数の金属の層および赤外線反射防止
層の実施の形態１を示す部分断面説明図である。

【図２】 本発明の赤外線センサ用気密封止パッケージ
の実施の形態１を示す部分拡大説明図である。

【図３】 本発明の赤外線センサ用気密封止パッケージ
の実施の形態１を示す部分断面説明図である。

【符号の説明】

１ ゲルマニウム窓材、２ 金層、３ 中間金属層、４
酸化防止金属層、５ 赤外線反射防止層、６ 金−ゲ
ルマニウム合金層、７ はんだ層、８ 金属容器、９
取り付け部材。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 梅村 敏夫 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 内川 英興 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 赤外線センサ用気密封止パッケージにお
   いて用いられ、接合部材を有するゲルマニウムの窓材か
   らなるゲルマニウム赤外線透過窓であって、前記接合部
   材として、メタライズ層を前記窓材表面の一部に有して
   おり、前記メタライズ層が、前記窓材表面側から、金属
   −ゲルマニウム合金層、中間金属層および酸化防止金属
   層が順次積層されたものであることを特徴とするゲルマ
   ニウム赤外線透過窓。
2. 【請求項２】 前記金属−ゲルマニウム合金層および前
   記酸化防止金属層が積層される際に用いられる金属が、
   金および白金の少なくとも１つである請求項１記載のゲ
   ルマニウム赤外線透過窓。
3. 【請求項３】 前記中間金属層が積層される際に用いら
   れる金属が、ニッケル、白金および銅の少なくとも１つ
   である請求項１記載のゲルマニウム赤外線透過窓。
4. 【請求項４】 前記窓材表面のうち、前記メタライズ層
   が形成された面を除く面の少なくとも一部に赤外線反射
   防止層が形成されてなる請求項１記載のゲルマニウム赤
   外線透過窓。
5. 【請求項５】 開口部が設けられた金属容器と、接合部
   材を有するゲルマニウムの窓材からなるゲルマニウム赤
   外線透過窓とからなり、前記接合部材を介して前記ゲル
   マニウム赤外線透過窓が前記金属容器の開口部に取り付
   けられてなる赤外線センサ用気密封止パッケージであっ
   て、前記接合部材として、メタライズ層を前記窓材表面
   の一部に有しており、前記メタライズ層が、前記窓材表
   面側から、金属−ゲルマニウム合金層、中間金属層およ
   び酸化防止金属層が順次積層されたものであることを特
   徴とする赤外線センサ用気密封止パッケージ。
6. 【請求項６】 前記金属−ゲルマニウム合金層および前
   記酸化防止金属層が積層される際に用いられる金属が、
   金および白金の少なくとも１つである請求項５記載の赤
   外線センサ用気密封止パッケージ。
7. 【請求項７】 前記中間金属層が積層される際に用いら
   れる金属が、ニッケル、白金および銅の少なくとも１つ
   である請求項５記載の赤外線センサ用気密封止パッケー
   ジ。
8. 【請求項８】 前記窓材表面のうち、前記メタライズ層
   が形成された面を除く面の少なくとも一部に赤外線反射
   防止層が形成されてなる請求項５記載の赤外線センサ用
   気密封止パッケージ。
9. 【請求項９】 赤外線センサ用気密封止パッケージにお
   いて用いられ、接合部材を有するゲルマニウムの窓材か
   らなるゲルマニウム赤外線透過窓の製造方法であって、
   （ａ）前記窓材表面の一部に、前記窓材表面側から、金
   属の層、中間金属層および酸化防止金属層を順次積層
   し、（ｂ）前記窓材の一部と前記金属の層とを合金化し
   て、金属−ゲルマニウム合金層、中間金属層および酸化
   防止金属層からなるメタライズ層を、前記接合部材とし
   て前記窓材表面の一部に形成することを特徴とする製造
   方法。
10. 【請求項１０】 前記金属の層および前記酸化防止金属
    層を積層する際に用いる金属が、金および白金の少なく
    とも１つである請求項９記載の製造方法。
11. 【請求項１１】 前記中間金属層を積層する際に用いる
    金属が、ニッケル、白金および銅の少なくとも１つであ
    る請求項９記載の製造方法。
12. 【請求項１２】 前記金属−ゲルマニウム合金層を積層
    する際に用いる金属の層の厚さが、５０〜５０００Åで
    ある請求項９記載の製造方法。
13. 【請求項１３】 前記金属の層の厚さが、１００〜５０
    ０Åである請求項１２記載の製造方法。
14. 【請求項１４】 前記金属の層の厚さが、２００Åであ
    る請求項１３記載の製造方法。
15. 【請求項１５】 前記金属−ゲルマニウム合金層を、後
    熱処理、前記金属の層を積層する際に同時に行われる加
    熱処理およびはんだ付けによる加熱処理のうち少なくと
    も１つの処理を用いて形成する請求項９記載の製造方
    法。
16. 【請求項１６】 赤外線センサ用気密封止パッケージに
    おいて用いられ、接合部材を有するゲルマニウムの窓材
    からなるゲルマニウム赤外線透過窓の製造方法であっ
    て、（ｃ）前記窓材表面の一部に、前記窓材表面側か
    ら、金属の層、中間金属層および酸化防止金属層を順次
    積層し、（ｄ）前記窓材と前記金属の層との接合界面の
    みを合金化して、金属−ゲルマニウム合金層、金属の
    層、中間金属層および酸化防止金属層からなるメタライ
    ズ層を、前記接合部材として前記窓材表面の一部に形成
    することを特徴とする製造方法。
17. 【請求項１７】 前記金属の層および前記酸化防止金属
    層を形成する際に用いられる金属が、金および白金の少
    なくとも１つである請求項１６記載の製造方法。
18. 【請求項１８】 前記中間金属層を積層する際に用いる
    金属が、ニッケル、白金および銅の少なくとも１つであ
    る請求項１６記載の製造方法。