专利名称：红外线检测装置的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种红外线检测装置，尤其是关于测辐射热仪、热电堆、焦电传感器、二极管方式及双金属方式等热式红外线检测装置。
背景技术：
作为测辐射热仪、热电堆、焦电传感器、二极管方式及双金属方式等热型红外线检测装置，公知有例如，记载在专利文献1中的装置。在该文献中所记载的红外线检测装置构造为，在形成于硅基板上的受光部的前面，具有空隙地配置红外线受光窗，受光窗在包围受光部的范围的结合面上与基板气密地结合从而固定，并使空隙的内部为真空。
但是，上述红外线检测装置问题在于，在向其它装置安装时，易受机械冲击的影响，尤其是多存在，与硅基板及外部电极连接的导线等因冲击而断线或受损的情况，并常发生安装工序不良。因此，在安装红外线检测装置时，必须加以细心注意，而成为使工序生产率降低的原因。
专利文献1日本专利公开平09-243449号公报发明内容有鉴于上述问题，本发明的目的在于，提供一种承受机械冲击强，并对各种用途的安装容易可行的红外线检测装置。
本发明的红外线检测装置，其特征在于，具有红外线检测芯片，在硅基板上，形成有红外线受光部和与其连接的信号输入输出端子；受光窗芯片，固定于该红外线检测芯片的受光侧，并使信号输入输出端子露出，同时，形成收容受光部的密闭空间，并至少使检测对象的红外线透过；基座部件，具有用于搭载红外线检测芯片的搭载面，并在该搭载面的附近设置有内部引线端子；焊接线，电连接信号输入输出端子和内部引线端子；以及覆盖部件，注入树脂并使其硬化，以使至少信号输入输出端子、内部引线端子和焊接线进入其内部，并且，覆盖受光窗芯片的侧面的至少红外线检测芯片侧。
根据本发明，由于将焊接线等容易受到机械冲击的部分收容在覆盖部件的内部，因此，红外线检测装置耐冲击性提高，可以容易且确实地实施向各种装置的安装。并且，利用覆盖部件覆盖硅基板的侧面，使硅基板的热容量增加，且遮断可能从硅基板的侧面进入的热影响，所以，温度的变动减小，可使红外线检测装置中作为传感器的灵敏度增大。并且，假如在用角锥型套爪(collet)拾取本发明的红外线检测装置时，通过使套爪的吸引部与红外线检测装置的覆盖部件接触，而吸引部不直接接触受光窗芯片的上面，因此，防止因与吸引部的接触而导致的损坏，有助于工序生产率的提高。
在本发明的红外线检测装置中，可以在红外线检测芯片和受光窗芯片之间，以包围密闭空间的方式间隔有隔离物。如此，因隔离物所具有的厚度而使红外线检测芯片与受光窗芯片之间的密闭空间成为大容积，红外线受光部的隔热性提升，因此，可使红外线检测装置的灵敏度提高。另外，在成为覆盖部件的树脂的注入工序中，隔离物有阻止其流入的作用，在树脂边收缩边硬化时，可以通过拉紧红外线检测芯片与受光窗芯片而提高密封性。
另外，在本发明的红外线检测装置中，在受光窗芯片中的密闭空间侧的表面优选，形成有凹部。如此，可确保密闭空间的容量更大，由于红外线受光部的隔热性进一步提高，可以进一步使红外线检测装置的灵敏度提高。并且，在无隔离物或无法使隔离物提高的情况下，可以确保密闭空间，因此，可抑制灵敏度的降低。
另外，在本发明的红外线检测装置中，基座部件优选包含基板部和壁板部而构成，其中，基板部在上面具有搭载面，壁板部形成为竖立设置在该基板部上，并且顶面超过受光窗芯片的上面。如此，通过设置超过受光窗芯片的上面的壁板部，例如，用平套爪拾取本发明的红外线检测装置时，吸引部的先端部与红外线检测装置的壁板部的顶部接触，而不直接与受光窗芯片的上面接触。因此，防止因与吸引部接触所导致的损坏，可以有助于工序生产率的提高。
而且，在本发明的红外线检测装置中，优选内部引线端子，与设置在基座部件的下面的外部引线端子相电连接。如此，由于在基座部件的下面设置有外部引线端子，因此可以容易且确实地实施向电路基板等的安装。
发明效果根据本发明，可提供一种抗机械冲击强，容易且确实地进行各种用途的安装的红外线检测装置。
图1是表示第1实施方式的红外线检测装置的构成的剖面图。
图2是从红外线入射侧观看第1实施方式的红外线检测装置的说明图。
图3是表示第1实施方式的红外线检测装置的制造方法的说明图。
图4是表示第1实施方式的红外线检测装置与安装套爪的位置关系的说明图。
图5是表示第2实施方式的红外线检测装置的构成的剖面图。
图6是表示第3实施方式的红外线检测装置的构成的剖面图。
图7是表示第3实施方式的红外线检测装置的制造方法的说明图。
图8是表示第3实施方式的红外线检测装置与安装套爪的位置关系的说明图。
符号说明1、50、60...红外线检测装置10、52...基座部件11、56...基板部12、54...内部引线端子13...搭载面14...壁板部20...红外线检测芯片21...硅基板23...红外线受光部25...信号输入输出端子30、62...受光窗芯片34、61...密闭空间
36...隔离物38...焊接线40、58...覆盖部件42...外部引线端子63...凹部具体实施方式
下面，参照附图对本发明的优选实施方式的热电堆方式的红外线检测装置进行详细说明。并且，在说明中，在同一或同等的构成要件中，使用同一符号，并省略重复说明。
图1是表示第1实施方式的红外线检测装置的构成的剖面图，图2是从红外线入射侧观看红外线检测装置的说明图。如图1和图2所示，红外线检测装置1具有形成收容该装置的主要的功能部分的外围器的基座部件10；搭载在构成基座部件10的基板部11的搭载面13上的、用于检测红外线的红外线检测芯片20；与设置在红外线检测芯片20上部，用于使红外线透过的受光窗芯片30；连接红外线检测芯片20的端子和基座部件10的端子的焊接线38。而且，在本实施方式的特征为，直到距受光窗芯片30的上表面规定距离的下侧覆盖有使树脂硬化的覆盖部件40，焊接线38进入其内部。
基座部件10具有矩形且平板形状的基板部11和壁板部14，其中，基板部11具有上部开口的凹状空间，并且位于基座部件10的下部具有用于搭载红外线检测芯片20的搭载面13；壁板部14包围搭载面13而竖立设置为周缘的纵向2边和横向2边。在基板部11的搭载面13的附近，设置有焊盘型(land type)的内部引线端子12，该内部引线端子12与贯通基板部11的导电部15连接，该导电部15与设置在基座部件10的底面(搭载面13的反面)的外部引线端子42电连接。因此，经由焊接线38及导电部15，使外部引线端子42与红外线检测芯片20电连接，可以将红外线检测装置1容易且确实地安装在电路基板等(未图示)上。而且，在基座部件10中，使用对树脂硬化时的放热承受能力强的FR-4、FR-5、G-10等玻璃环氧(glass epoxy，以玻璃纤维薄片为芯材的环氧树脂)基板，但是，不仅限于此，也可以使用其它有机基板或陶瓷基板等。
红外线检测芯片20，搭载在设定为基座部件10的基板部11上面的搭载面13上，作为硅基板21的基材，具有红外线受光部23、信号输入输出端子25、和形成空洞部24的隔膜(diaphragm)部22。具体来说，如图1所示，在硅基板21的上面的中央，形成有细薄的隔膜部22。在硅基板21的上面的周缘部，为了取出由红外线受光部23得到的电输出信号，而设置有以铝配线等电连接的信号输入输出端子(电极焊垫)25。
在此，对隔膜部22及空洞部24的形成方法进行说明。首先，在硅基板21的上面形成由与空洞部24为同一尺寸的多晶硅(polysilicon)构成的牺牲层(未图示)，在其上形成成为隔膜部22的薄膜。在该薄膜上设置在对牺牲层进行蚀刻时所使用的蚀刻孔(未图示)。由该蚀刻孔，浸透例如，氢氧化钾溶液等的蚀刻液，对牺牲层各向同性地进行蚀刻，之后，利用各向异性蚀刻除去硅基板21。在该除去部上形成有用于热分离的如倒梯形金字塔的空洞部24。覆盖空洞部24的上面的薄膜部分成为隔膜部22。而且，空洞部24用于使红外线受光部23与下面热绝缘，为真空状态或充满不活泼气体。
硅基板21，优选由(100)面方位的单晶硅基板形成。如此，使硅基板21的上面为(100)面，由于作为红外线入射方向的垂直方向容易蚀刻，所以，可以容易地形成空洞部24。而且，形成空洞部24的方法、形状并不限定于此，只要可以形成所期望的隔膜部22，藉由等向性蚀刻的方法，即，也可以使用(100)面晶圆以外的面方位晶圆(wafer)或SOI晶圆。
另外，在红外线受光部23上设置有多个串联连接的热电偶的温接点部(未图示)。热电偶为利用如下原理的温度传感器，即，将两种金属串联连接并制作两个结合点，当在这两个接合点(温接点与冷接点)之间产生温度差时，伴随其温度差而产生温差电动势(thermalelectromotive force)「热电效应(Seebeck effect)」。虽未图示，但在本实施方式中，多晶硅和铝分别形成温接点(测温接点)和冷接点(基准接点)，温接点配置在隔膜部22上，冷接点配置在硅基板21上，并测量它们之间的热起电动势。
受光窗芯片30，具有与红外线检测芯片20相比更小的矩形的平板形状，位于红外线检测芯片20的受光侧(上侧)，并使信号输入输出端子25露出。虽未图示，但信号输入输出端子25，以铝等的电气配线在密闭空间34侧电连接。另外，优选使位于隔离物36中的电气配线的上面和下面电绝缘。经由隔离物36而固定在红外线检测芯片20上的受光窗芯片30的上面30a，与壁板部14的顶面14a相比较低。隔着隔离物36，使红外线检测芯片20和受光窗芯片30相向，由此形成收容有红外线受光部23的密闭空间34。
密闭空间34，作为所谓断热层而发挥作用，使空洞通过红外线检测芯片20的空洞部24与隔膜部22形成的蚀刻孔进行连结，通过包围红外线受光部23而形成热分离构造，使红外线受光部23内部的热电偶的灵敏度提升，而提高红外线受光部23的热分辨率。而且，为了使红外线受光部23与周围热绝缘，密闭空间34与红外线检测芯片20的空洞部24为大致同压力，呈真空状态或充满不活泼气体。
隔离物36在成为覆盖部件40的树脂的注入工序中，发挥阻止树脂流入密闭空间34的作用，利用被注入的树脂收缩硬化而可取得提高密封性的效果。隔离物36的材质可以是，环氧、丙烯酸、氨基甲酸酯、聚酰亚胺等树脂系，或派瑞克斯(pyrex，注册商标)及低融点玻璃等玻璃材料，或氧化铝(alumina)及氮化铝等陶瓷，铝及金、镍、硅化钨等金属或合金，或者，金锡等焊接材料。而且，作为隔离物36而使用焊接材料时，可以在硅基板21和受光窗芯片30的两面预先形成金属膜，这样密封性良好。另外，为了保证隔离物36的高度，也可以是隔离物材料的叠层。
另外，受光窗芯片30，为了发挥使包含检测对象的红外线的频带的光透过的功能，优选由透过波长带为1.5～20μm的优异的硅材料等形成。进一步，优选在受光窗芯片30的两表面30a和30b上，设置红外线反射防止膜32，可减低红外线的反射损失并提高红外线检测装置1对红外线的灵敏度。反射防止膜32，利用公知的蒸着法、溅镀法、热氧化法等而可容易地形成。而且，代替红外线反射防止膜32，也可以设置选择地透过规定波长的红外线的红外线过滤膜。
如图1所示，焊接线38，跨接在从红外线检测芯片20的上面(被受光窗芯片30覆盖的部分的外侧面)露出的信号输入输出端子25，和设置在基座部件10的基板部11的上面的内部引线端子12之间，并使它们电连接。在作为外围器的基座部件10所形成的空间的内部，直到距受光窗芯片30的上面30a规定距离(在本实施方式中，与受光窗芯片30的上面30a相比，向下0.2mm)的下侧，填满硬化后的树脂。因此，例如，为金的细线的焊接线38，由于使它们连接的信号输入输出端子25和内部引线端子12进入到覆盖部件的内部，因此，对机械性弱的部分利用覆盖部件40进行保护，而提高耐冲击性及耐振性等。另外，由于作为红外线检测芯片20的基材的硅基板21的上而(被受光窗芯片30覆盖的部分的外侧面)和受光窗芯片30的侧面的下侧部分成为被覆盖部件40覆盖的状态，因此，不仅可提高耐冲击性及耐振性等，该覆盖部件40还可以实质上增大红外线检测芯片20的热容量，且具有遮断来自外界的热影响的效果。
在覆盖部件40中所使用的树脂可以是，硅树脂(silicone)、环氧、丙烯酸、氨基甲酸酯等的树脂类，或它们的复合材料填料，颜色可以是透明或也可以加入颜色。图2是使用透明的树脂情况下的图。
下面，使用图3对第1实施方式的红外线检测装置1的制造方法进行说明。该制造方法的特征在于，利用切割锯刀(Dicing Saw)等切断成小方块，由此得到单个的红外线检测装置1。
首先，如图3(a)所示，预先准备形成有内部引线端子12、外部引线端子42和连接它们的导电部15的基座部件阵列板100。在该阵列板100的上面，设置有纵横分别以规定间隔交叉竖立设置的壁102，由此，排列隔开的多个的空间(收容红外线检测芯片20和受光窗芯片30的空间，以下，称收容空间)。包围排列在该基座部件阵列板100的各凹部的壁102，在切断各个红外线检测装置1时，成为壁板部14。在隔开的收容空间中，将预先制作的红外线检测芯片20、隔离物36和受光窗芯片30的接合体44，配置在搭载面13的规定位置并利用粘合剂等使其固定。接着，利用焊接线38连接固定在各收容空间内的红外线检测芯片20的信号输入输出端子25，和基座部件10的内部引线端子12。
接着，在各收容空间内注入硅树脂(参照图3(b))。此时，注入硅树脂至低于上面30a的位置(在本实施方式中，从受光窗芯片30的上面30a向下0.2mm)，并且不使其流到受光窗芯片30的上面30a。
通过放置、加热、紫外线照射等的方法使注入的硅树脂硬化后，如图3(c)所示，沿着壁板部14的排列方向的中心线，在纵、横方向上分别切断。由此，可得到如图1与图2所示的芯片形状的红外线检测装置1。而且，为了容易切断，可沿着壁板部14的中心线，预先加入切入口及细缝等。
利用上述制造方法制造的本实施方式的红外线检测装置1，可发挥以下的作用及效果。
首先，由于使焊接线38等的容易受到机械冲击的部分，进入覆盖部件40的内部，因此成为被保护的状态。由此，红外线检测装置1耐冲击性提高，可容易且确实的实施向各种装置的安装。并且，由于内部引线端子12经由导电部15与外部引线端子42电连接，因此容易进行向各电路基板等的安装。
接着，对本实施方式的红外线检测装置1的动作进行说明。当从受光窗芯片30的上面30a侧照射作为检测对象的红外线时，经由密闭空间34而被红外线受光部23吸收。红外线受光部23与入射红外线量相对应地温度上升，与该温度上升同时，隔膜部22的温度也上升。因此，在隔膜部22和硅基板21之间产生温度差，该温度差表示在红外线受光部23内部的热电偶的温接点和硅基板21上的热电偶的冷接点上。利用热电效应，在温接点与冷接点之间发生电动势，使该电压经由与红外线受光部23连接的信号输入输出端子25、焊接线38、基座部件10的内部引线端子12、导电部15、外部引线端子42，施加到外部的测量电路(未图示)上，并进行测量。由此，检测入射到受光窗芯片30的红外线量。
本实施方式的红外线检测装置1，使形成有冷接点的硅基板21，由覆盖部件40覆盖，因此热量不易从硅基板21散失，使其成为拥有多的热容量，可以使在硅基板21上的温度变动稳定。另外，因仅隔离物36的厚度，使红外线检测芯片20与受光窗芯片之间30的密闭空间34成为大容积量，即，因从红外线受光部23向受光窗芯片30的热传导所致的放热被遮断，红外线受光部23的绝热性升高。因此，可提高使红外线变换成热的热交换率，并可使作为红外线检测装置1的传感器的灵敏度增大。
另外，如图4所示，本发明的红外线检测装置1，由于壁板部14的顶面14a具有超过受光窗芯片30的上面30a的构造，因此，在利用平套爪(collet)110拾取红外线检测装置1并向其他装置进行安装时，成为平套爪110的前端面110a与壁板部14的顶面14a相接触，而并不直接与受光窗芯片的上面接触。所以，因与平套爪110的接触而导致的损坏，可有助于提高工序生产率。
图5是表示第2实施方式的红外线检测装置的构成的剖面图。本实施方式的红外线检测装置60与第1实施方式的不同点在于，在受光窗芯片62中的密闭空间61侧的表面，在与红外线受光部23相对的区域上，利用蚀刻等形成向上方的凹部63。对于其它构成，由于具有与第1实施方式相同的构造，所以省略说明。并且，由于第2实施方式的红外线检测装置60的制造方法与第1实施方式的制造方法相同，所以省略说明。
根据本实施方式，与上述第1实施方式相同，红外线检测装置60的耐冲击性提高，可容易且确实地实施向各种装置的安装。另外，由于被覆盖部件40覆盖，因此，可以使硅基板21拥有多的热容量，并可以使硅基板21上的温度的变动稳定。进一步，本实施方式由于上述特征构造，可以确保密闭空间61的容量更大。因此，红外线受光部23变得更加容易绝热，可进一步提高灵敏度。另外，在具有凹部63的受光窗芯片62与红外线检测芯片20直接结合而没有隔离物36的情况下，以及在无法使隔离物36升高的情况下，也可确保密闭空间61，并可抑制红外线检测装置60的灵敏度的下降。
而且，在本实施方式中，凹部63形成为一个，但是不限于此，也可以形成多个的凹部63。另外，在本实施方式中，凹部63形成在与红外线受光部23相对的区域，但是，也可以形成在与红外线受光部23相对的区域以外的区域。
图6是表示第3实施方式的红外线检测装置的构成的剖面图。如该图所示，第3实施方式的红外线检测装置50，基本上与上述第1实施方式的红外线检测装置1的构造相同，但是，基座部件52的构造不同。
即，基座部件52不具有壁板部，代替上述第1实施方式中的内部引线端子12、外部引线端子42和连接它们的导电部15，具有贯通基板部56，直接导通基板部56的上下两表面的内部引线端子54。内部引线端子54，具有表面安装的方式的「匚」字状与反「匚」字状，并成为相向地与基板部56的两端部嵌合的状态。直到距受光窗芯片30的上面30a规定距离(在本实施方式中，与受光窗芯片30的上面30a相比，向下0.2mm)的下侧，由覆盖部件58填满。覆盖部件58，在相对光的入射方向的垂直方向上，从基座部件52的内部引线端子54突出至外侧。并且，在该突出部分的下面固定有薄膜64。
接着，对第3实施方式的红外线检测装置50的制造方法进行。首先，如图7(a)所示，预先准备形成有贯通基板部56的内部引线端子54形成的基座部件基材130，在周围设置外框(未图示)以包围基座部件基材130，而形成收容空间。在该收容空间中，将预先制作的红外线检测芯片20、隔离物36和受光窗芯片30的接合体44，配置在搭载面13的规定位置上，并通过粘合等使其固定。接着，利用焊接线38连接各接合体44的信号输入输出端子25和基座部件52的内部引线端子54。如图7(a)所示，粘合薄膜64，以从搭载面13侧覆盖形成在基座部件52邻接的内部引线端子54之间的开口部65。
接着，在收容空间内注入硅树脂(参照图7(b))。此时，注入硅树脂至低于上面30a的位置(在本实施方式中，从受光窗芯片30的上面30a向下0.2mm)，并且不使其流到受光窗芯片30的上面30a。另外，由于开口部65被薄膜64封住，因此，树脂不会流入开口部65中。通过放置、加热、紫外线照射等的方法使注入的硅树脂硬化后，如图7(c)所示，沿着开口部65的中心，在纵、横方向上分别切断。由此，可取得如图6所示的芯片形状的红外线检测装置50。
在本实施方式中，可得到与上述第1实施方式相同的结果。即，红外线检测装置50耐冲击性提高，可容易且确实地实施向各种装置的安装，同时，可增加作为传感器的灵敏度。另外，本实施方式由于具有上述特征的构成，因此，如图8所示，在以角锥型套爪拾取本发明的红外线检测装置50并向其它装置安装时，角锥型套爪120通过接触红外线检测装置50的覆盖部件58，而使角锥型套爪120不直接接触受光窗芯片30的上面30a，因此，防止因与角锥型套爪120接触所导致的损坏，可提高工序生产率。
而且，本发明并不限定于上述实施方式。例如，在本实施方式中，使内部引线端子为焊盘型，但是，也可以是针型(pin type)的。
另外，在上述各实施方式，使红外线检测装置为热电堆并对其进行说明，但是，也可以使用测辐射热仪、焦电传感器、二极管方式及双金属方式等，在此情况下，可以取得与上述各实施方式同样的结果。
权利要求
1.一种红外线检测装置，其特征在于，具有红外线检测芯片，在硅基板上，形成有红外线受光部和与其连接的信号输入输出端子；受光窗芯片，固定于该红外线检测芯片的受光侧，并使所述信号输入输出端子露出，同时，形成收容所述受光部的密闭空间，并至少使检测对象的红外线透过；基座部件，具有用于搭载所述红外线检测芯片的搭载面，并在该搭载面的附近设置有内部引线端子；焊接线，电连接所述信号输入输出端子和所述内部引线端子；以及覆盖部件，注入树脂并使其硬化，以使至少所述信号输入输出端子、所述内部引线端子和所述焊接线进入其内部，并且，覆盖所述受光窗芯片的侧面的至少所述红外线检测芯片侧。
2.如权利要求1所述的红外线检测装置，其特征在于，在所述红外线检测芯片和所述受光窗芯片之间，以包围所述密闭空间的方式间隔有隔离物。
3.如权利要求1或2所述的红外线检测装置，其特征在于，在所述受光窗芯片中的所述密闭空间侧的表面，形成有凹部。
4.如权利要求1～3中任何一项所述的红外线检测装置，其特征在于，所述基座部件包含基板部和壁板部；其中，所述基板部在上面具有所述搭载面，所述壁板部形成为竖立设置在该基板部上，并且项面超过所述受光窗芯片的上面。
5.如权利要求1～4中任何一项所述的红外线检测装置，其特征在于，所述内部引线端子，与设置在所述基座部件的下面的外部引线端子相电连接。
全文摘要
本发明的目的在于提供一种抗机械冲击强，容易且确实进行各种用途的安装的红外线检测装置。红外线检测装置(1)具有位于下部的基座部件(10)；与搭载在基座部件(10)上的、用于检测红外线的红外线检测芯片(20)；位于红外线检测芯片(20)上部，用于使红外线透过的受光窗芯片(30)；连接红外线检测芯片(20)的端子、基座部件(10)的端子的焊接线(38)；在从受光窗芯片(30)的上面(30a)至规定距离的下侧，覆盖覆盖部件(40)。受光窗芯片(30)，隔着隔离物(36)，而形成收容红外线检测芯片(2)0和红外线受光部(23)的密闭空间(34)。
文档编号H01L35/32GK101065648SQ20058004035
公开日2007年10月31日 申请日期2005年11月17日 优先权日2004年11月24日
发明者柴山胜己 申请人:浜松光子学株式会社