JP2013143416A - 熱型電磁波検出器および電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】できる限り構造上の制約を受けずに構成されることができる熱型電磁波検出器を提供する。
【解決手段】第1基板12は集積回路を含む。第2基板13は第1面の裏側の第2面で第1基板12に接合される。第2基板13は、その第2面に配置されるバンプ17で集積回路に電気的に接続される。第2基板13の第1面には1以上の熱型光検出素子18が形成される。第2基板13の第1面には蓋体19が固定される。蓋体19は、第2基板13の第1面との間に熱型光検出素子18を封止する。第2基板には蓋体を介して押圧力が加えられることができる。
【選択図】図1
【解決手段】第1基板12は集積回路を含む。第2基板13は第1面の裏側の第2面で第1基板12に接合される。第2基板13は、その第2面に配置されるバンプ17で集積回路に電気的に接続される。第2基板13の第1面には1以上の熱型光検出素子18が形成される。第2基板13の第1面には蓋体19が固定される。蓋体19は、第2基板13の第1面との間に熱型光検出素子18を封止する。第2基板には蓋体を介して押圧力が加えられることができる。
【選択図】図1
Description
本発明は、熱型電磁波検出器およびそれを利用した電子機器等に関する。
熱型電磁波検出器を利用した光センサーは一般に知られる。例えば特許文献1に記載される熱型電磁波検出器では集積回路基板の表面にバンプで化合物半導体基板が接続される。接続にあたって化合物半導体基板は裏返される。熱型電磁波検出素子が直接にバンプに受け止められる。
ある種の接合方法ではバンプの接合にあたってバンプは接続端子に押し付けられる。化合物半導体基板に裏側から押し付け力が加えられると、熱型電磁波検出素子はバンプに押し付けられる。熱型電磁波検出素子には押し付け力に抗する剛性の構造が要求される。構造の自由度は制約されてしまう。
本発明の少なくとも1つの態様によれば、押圧力が直接に熱型電磁波素子に作用することを回避することができる熱型電磁波検出器は提供されることができる。
(1)本発明の一態様は、集積回路を含む第1基板と、第1面および前記第1面の裏側の第2面を有し、前記第2面に配置されるバンプを介して前記集積回路に電気的に接続される第2基板と、前記第2基板の前記第1面に形成されて、前記バンプに接続される1以上の熱型電磁波検出素子と、前記第2基板の前記第1面に固定されて、前記熱型電磁波検出素子を封止する蓋体とを備える熱型電磁波検出器に関する。
熱型電磁波検出器によれば、第2基板には蓋体を介して押圧力が加えられることができる。押圧力は蓋体で支持されることができる。押圧力が直接に熱型電磁波検出素子に作用することは回避されることができる。その結果、集積回路および第2基板の電気的接続にあたってバンプの利用が実現されることができる。
(2)前記空間は真空状態に維持されることができる。空間内では真空層が断熱効果を発揮することができる。しかも、こうして第2基板に固定される蓋体で真空空間が形成されることから、熱型電磁波検出器は、様々な環境下で利用される他の基板に実装されることができる。
(3)前記蓋体は、前記熱型電磁波検出素子に向かって特定波長の電磁波を透過させる透過特性を有することができる。こうして蓋体が透過フィルターとして機能することから、他の部材の追加なしに特定波長以外の電磁波の進入は阻止されることができる。熱型電磁波検出素子は効率的に特定波長の電磁波を熱に変換することができる。
(4)熱型電磁波検出器は、前記空間内で前記蓋体から前記第1面に向かって延びる支持部材を備えることができる。こうした支持部材は押圧力の支持に寄与することができる。その結果、バンプに確実に押圧力が伝達されることができる。
(5)前記支持部材は前記第2基板の前記第1面に垂直な姿勢で前記蓋体から前記第1面に向かって延びることができる。支持部材の曲げ剛性は高められることができる。その結果、支持部材は確実に押圧力の支持に寄与することができる。
(6)前記支持部材は前記第2基板の前記第1面に接合されることができる。支持部材が第2基板に接合されると、蓋体の剛性は高められることができる。その結果、蓋体の厚みは縮小されることができる。こうして厚みが縮小されれば、特定波長の電磁波の透過率は高められることができる。
(7)前記支持部材は複数室に前記空間を分割する隔壁であってもよい。こうして空間が複数室に分割されると、真空度が高く維持されることができる。
(8)熱型電磁波検出器は、前記第2基板および前記蓋体の間に挟み込まれて前記第2基板に前記蓋体を接合し、グラウンド電位に落とされる金属膜を備えることができる。蓋体には周囲から電磁波などのノイズが乗ることがある。こういったノイズがグラウンドに逃されれば、熱型電磁波検出器の検出精度は高められることができる。
(9)熱型電磁波検出器は、前記第2基板の内部に位置し、前記第2基板の前記第1面と前記第2面とを電気的に接続する導電体を備えることができる。第1面および第2面の電気的接続にあたって第2基板の大型化は回避されることができる。
(10)熱型電磁波検出素子は焦電素子であってもよい。熱型電磁波検出素子は例えば熱型赤外線検出素子であってもよい。
(11)熱型電磁波検出器は電子機器に組み込まれて使用されることができる。電子機器は、熱型電磁波検出器と、前記熱型電磁波検出器の出力を処理する処理回路とを有することができる。
(12)本発明の他の態様は、集積回路を含む第1基板と、第1面および前記第1面の裏側の第2面を有し、前記第2面に配置されるバンプを介して前記集積回路に電気的に接続される第2基板と、前記第2基板の前記第1面に形成されて、前記バンプに電気的に接続される1以上の熱型電磁波検出素子と、前記第2基板の前記第1面に固定されて、前記熱型電磁波検出素子を封止する蓋体と、前記集積回路に接続されて、前記集積回路の出力を処理する処理回路とを備える電子機器に関する。
(13)さらに本発明の他の態様は、テラヘルツ帯の電磁波を発信する発信源と、集積回路を含む第1基板と、第1面および前記第1面の裏側の第2面を有し、前記第2面に配置されるバンプを介して前記集積回路に電気的に接続される第2基板と、前記第2基板の前記第1面に形成されて、前記バンプに電気的に接続され、テラヘルツ帯の電磁波を電気に変換する1以上の熱型電磁波検出素子と、前記第2基板の前記第1面に固定されて、前記熱型電磁波検出素子を封止する蓋体と、前記集積回路に接続されて、前記集積回路の出力を処理する処理回路とを備えるテラヘルツカメラに関する。
以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。
(1)光検出器パッケージの全体構成
図1は本発明の一実施形態に係る熱型電磁波検出器の一具体例すなわち光検出器パッケージ11を概略的に示す。光検出器パッケージ11は集積回路(IC)基板(第1基板)12およびセンサー基板(第2基板)13を備える。IC基板12は集積回路を含む。集積回路は読み出し回路を構成する。IC基板12の裏面には例えばはんだバンプ14が取り付けられる。IC基板12ははんだバンプ14でプリント配線基板15に接合される。こうして光検出器パッケージ11はプリント配線基板15に実装されることができる。IC基板12はICチップを構成する。センサー基板13はセンサーチップを構成する。はんだバンプ14に代えてその他の接続端子が用いられてもよい。
図1は本発明の一実施形態に係る熱型電磁波検出器の一具体例すなわち光検出器パッケージ11を概略的に示す。光検出器パッケージ11は集積回路(IC)基板(第1基板)12およびセンサー基板(第2基板)13を備える。IC基板12は集積回路を含む。集積回路は読み出し回路を構成する。IC基板12の裏面には例えばはんだバンプ14が取り付けられる。IC基板12ははんだバンプ14でプリント配線基板15に接合される。こうして光検出器パッケージ11はプリント配線基板15に実装されることができる。IC基板12はICチップを構成する。センサー基板13はセンサーチップを構成する。はんだバンプ14に代えてその他の接続端子が用いられてもよい。
センサー基板13はIC基板12の表面に受け止められる。センサー基板13は裏面(第2面)でIC基板12の表面に接合される。接合にあたってセンサー基板13とIC基板12との間には導電端子すなわちバンプ17が挟まれる。バンプ17はIC基板12内の読み出し回路に電気的にセンサー基板13を接続する。バンプ17には例えば金バンプが用いられることができる。金バンプは金属接合やはんだ材でIC基板12に接合されることができる。その他、センサー基板13およびIC基板12の接合には樹脂材が用いられてもよい。この場合には、金バンプとIC基板12との間で接触が維持されればよい。金バンプに代えてはんだバンプが用いられてもよい。センサー基板13の表面(第1面)には1以上の熱型電磁波検出素子すなわち熱型光検出素子18が形成される。
センサー基板13の表面には蓋体19が固定される。蓋体19は天板21と周壁22とを備える。天板21はセンサー基板13の表面に平行に広がる。天板21はセンサー基板13の輪郭と等しい輪郭を有することができる。天板21の周縁に沿って天板21に周壁22の上端が連結される。周壁22は、天板21とセンサー基板13との間に区画される空間を途切れなく囲む。周壁22の下端には金属膜23が形成される。金属膜23は、天板21とセンサー基板13との間に区画される空間を途切れなく囲む。金属膜23は、センサー基板13と周壁22との間に挟み込まれて、金属接合に基づきセンサー基板13の表面に周壁22を接合する。その結果、センサー基板13と蓋体19との間には密閉空間24が形成される。密閉空間24は例えば真空状態に維持されることができる。熱型光検出素子18は密閉空間24内に収容される(封止される)。金属膜23は例えばグラウンド電位に落とされることができる。この場合、金属膜23は、プリント配線基板15上のグラウンドパターンに導電材で接続されればよい。周壁22は天板21に一体化されることができる。周壁22および天板21は例えばシリコンから形成されることができる。シリコンは特定波長の電磁波(例えば赤外線)の透過を許容する。蓋体19には、例えばバンプ17の接合時にセンサー基板13の表面に垂直な方向に押圧力が加えられても破壊されない程度の強度が付与される。
天板21の外面には一面に透過膜26が積層される。透過膜26の表面には一面に反射防止膜(AR膜)27が積層される。透過膜26には例えば亜鉛(Zn)、セレン(Se)およびゲルマニウム(Ge)が単体または任意の組み合わせで用いられることができる。これらの組み合わせ方や個々の膜厚は波長透過特性に応じて決定されることができる。また同時に任意の波長光に対する反射防止効果を持たせることができる。反射防止膜27には例えばダイヤモンドライクカーボン(DLC)が用いられることができる。
その一方で、密閉空間24に接する蓋体19の内面には一面に透過膜28が形成されることができる。透過膜28には前述と同様に例えば亜鉛(Zn)、セレン(Se)およびゲルマニウム(Ge)が単体または任意の組み合わせで用いられることができる。組み合わせ方や個々の膜厚は波長透過特性に応じて決定されることができる。2つの透過膜26、28の組み合わせに応じて波長透過特性は設定されることもできる。こうして天板21には、周壁22で輪郭が象られる透過フィルター窓が形成される。透過フィルター窓は特定の波長の光を透過させる。こうして蓋体19は透過フィルターとして機能することができる。
図2はセンサー基板13の拡大部分平面図を示す。センサー基板13の表面には複数行複数列の熱型光検出素子18が配置される。すなわち、熱型光検出素子18のマトリクスが形成される。個々の熱型光検出素子18は焦電型光検出素子で例えられる。熱型光検出素子18は光吸収膜29を備える。光吸収膜29は、所望の光を吸収する材料から形成される。光の吸収に応じて光のエネルギーは蓄積される。ここでは、光吸収膜29の材料には二酸化珪素(SiO2)が用いられることができる。二酸化珪素は赤外線の熱エネルギーを蓄積することができる。光吸収膜29は焦電キャパシター31を覆う。焦電キャパシター31は温度変化に応じて電気信号を出力する。
個々の熱型光検出素子18は個別にメンブレン32上に設置される。メンブレン32は二酸化珪素(SiO2)膜、窒化シリコン(SiN)膜および二酸化珪素(SiO2)膜の三層構造を有する。メンブレン32は平板形状の支持板片33、1対の腕片34および1対の固定片35を備える。支持板片33は例えば四辺形の輪郭に形成されることができる。ここでは、支持板片33は例えば正方形の輪郭を有する。腕片34の一端は支持板片33に1対角線上の角で連結される。腕片34は1対角線上の角から相互に向き合う辺に沿って延びる。腕片34の他端にはそれぞれ固定片35が連結される。固定片35は他方の対角線上の角に隣り合う。支持板片33の表面に光吸収膜29は配置される。
メンブレン32の表面には1対の導電配線36が形成される。個々の導電配線36は固定片35から対応の腕片34を経て支持板片33上で光吸収膜29下に進入する。後述されるように、導電配線36は光吸収膜29下で焦電キャパシター31に接続される。こうして導電配線36は焦電キャパシター31から引き出される。
図3に示されるように、焦電キャパシター31は焦電体38を備える。焦電体38は焦電効果を発揮する誘電体から形成される。誘電体には例えばPZT(チタン酸ジルコン酸鉛)が用いられることができる。焦電体38は温度変化に応じて電気分極量の変化を生み出す。ここでは、焦電体38は薄膜に形成される。
焦電キャパシター31は下部電極39および上部電極41を備える。焦電体38は下部電極39および上部電極41に挟み込まれる。下部電極39はメンブレン32の表面に形成される。下部電極39は例えばメンブレン32の表面から順番にイリジウム(Ir)、イリジウム酸化物(IrOx)および白金(Pt)の三層構造を有することができる。上部電極41は焦電体38の表面に形成される。上部電極41は焦電体38から順番に白金(Pt)、イリジウム酸化物(IrOx)およびイリジウム(Ir)の三層構造を有することができる。焦電体38の焦電効果に応じて上部電極41および下部電極39の間に電圧の変化が生じる。こうして熱は電気信号に変換される。
上部電極41には熱伝達層42が接続される。熱伝達層42は光吸収膜29内で広がる。熱伝達層42は、例えば光吸収膜29に比べて高い熱伝導率を有する材料から形成される。こうした材料には例えばアルミニウム(Al)やチタン(Ti)といった金属や、窒化アルミニウム(AlN)や窒化チタン(TiN)といった金属化合物が用いられることができる。熱伝達層42は、光吸収膜29で発生する熱を効率的に焦電キャパシター31に伝達することができる。
センサー基板13の表面には全てのメンブレン32の固定片35ごとに柱43が形成される。柱43はセンサー基板13の表面から垂直方向に十分な高さで立ち上がる。柱43の上端にメンブレン32の固定片35が連結される。ここで、柱43およびメンブレン32は、センサー基板13に熱型光検出素子18を連結する構造体を構成する。このとき、メンブレン32は固定片35だけで支持されることから、メンブレン32の支持板片33および腕片34とセンサー基板13の表面との間には十分な厚みの空隙が形成される。この空隙の働きで熱型光検出素子18はセンサー基板13の表面から熱的に分離される。
センサー基板13はベース基板44および絶縁層45を備える。ベース基板44は基体46と絶縁層47とで形成される。基体46は例えば所定の剛性を有する。基体46には例えばシリコン基板が用いられることができる。絶縁層47は基体46の表面に積層される。絶縁層47は絶縁性材料の薄膜で構成されることができる。絶縁性材料には例えば二酸化珪素が用いられることができる。
ベース基板44には貫通電極48、48aが形成される。貫通電極48、48aはベース基板44の表面からベース基板44の裏面(表面の裏側)まで貫通する。貫通電極48、48aは導電材料から形成される。ここでは、導電材料には例えば銅が用いられることができる。導電材料には銅以外の金属材料が用いられてもよい。ベース基板44の裏面には一面に絶縁層50が形成されることができる。絶縁層50は例えば二酸化珪素から形成されることができる。絶縁層50には貫通電極48、48aごとに開口が形成される。貫通電極48、48aの下端は開口で露出する。貫通電極48、48aの下端には対応のバンプ17が個別に接続される。
ベース基板44の表面には熱型光検出素子18ごとに導電材製パッド49が配置される。導電材製パッド49は平板形状に形成される。導電材製パッド49はセンサー基板13の表面に平行に広がる。導電材製パッド49は例えば金属材料から形成される。ここでは、金属材料に例えば銅が用いられることができる。金属材料には銅以外の材料が用いられてもよい。導電材製パッド49は対応の貫通電極48の上端に個別に連結される。
ベース基板44の表面に1層または複数層の絶縁層45が積層される。絶縁層45は例えば二酸化珪素から形成されることができる。絶縁層45はベース基板44の表面を覆う。構造体の柱43は絶縁層45に一体化されることができる。下部電極39に対応して絶縁層45および柱43の内部には1段または複数段の層間ビア51が形成される。層間ビア51の下端は導電材製パッド49に連結される。層間ビア51(複数段の場合には最上段の層間ビア51)の上端は導電配線36に接続される。接続にあたって層間ビア51はメンブレン32の固定片35を貫通することができる。層間ビア51は例えば導電材料から形成される。ここでは、導電材料に例えば銅が用いられることができる。導電材料には銅以外の金属材料が用いられてもよい。導電配線36、層間ビア51、導電材製パッド49および貫通電極48は下部電極39およびバンプ17の間で連続する導電体を形成する。この導電体は熱型光検出素子18および対応のバンプ17を相互に接続する。
このとき、層間ビア51は比較的に薄い絶縁層45ごとに形成され、その結果、層間ビア51の断面直径は比較的に小さく設定されることができる。したがって、層間ビア51は比較的に小さい熱コンダクタンス(第1熱コンダクタンス)を有することができる。その一方で、貫通電極48、48aはベース基板44を貫通する。ベース基板44には所定の剛性が付与される。したがって、ベース基板44の厚みは絶縁層45に比べて相当程度大きく設定される。その結果、貫通電極48、48aの断面直径は層間ビア51のそれに比べて十分に大きく設定されることができる。貫通電極48、8aは層間ビア51の熱コンダクタンスに比べて十分に大きい熱コンダクタンス(第2熱コンダクタンス)を有することができる。
IC基板12は基体52と絶縁層の積層体53とで形成される。基体52は例えば所定の剛性を有する。基体52には例えばシリコン基板が用いられることができる。絶縁層の積層体53は基体52の表面に積層される。絶縁層は絶縁性材料の薄膜で構成されることができる。絶縁性材料には例えば二酸化珪素が用いられることができる。
基体52上には読み出し回路が構築される。読み出し回路の構築にあたって基体52の表面から基体52の内部に例えば不純物質が拡散する。こうした不純物質の拡散や酸化膜、電極、その他の形成に応じて基体52の表面には回路構成要素54が確立されることができる。こうした回路構成要素54には例えばMOSFET(酸化金属半導体電界効果トランジスター)が例示されることができる。
積層体53の表面にはバンプ17ごとに端子パッド55が形成される。端子パッド55は導電材料から形成される。ここでは、導電材料には例えば銅といった金属材料が用いられることができる。個々のバンプ17は個別に対応の端子パッド55に接続される。積層体53の内部にはパターン配線56およびビア57が形成される。パターン配線56およびビア57は導電材料から形成される。パターン配線56およびビア57は回路構成要素54に端子パッド55を連結する。こうして回路構成要素54と端子パッド55との間に信号経路が確立される。
基体52には貫通電極58が形成される。貫通電極58は基体52を貫通する。貫通電極58の上端は積層体53の内部でパターン配線56に接続される。貫通電極58はパターン配線56やビア57を通じて読み出し回路に接続される。貫通電極58は導電材料から形成される。ここでは、導電材料には例えば銅といった金属材料が用いられることができる。貫通電極58の下端は基体52の裏面で露出する。貫通電極58の下端にはんだバンプ14が接合される。
図4に示されるように、上部電極41に対応して絶縁層45および柱43の内部には1段または複数段の層間ビア61が形成される。層間ビア61の下端はパターン配線62に連結される。ここでは、マトリクスで1行の熱型光検出素子18に共通に1本のパターン配線62が割り当てられることができる。層間ビア61の上端は導電配線36に接続される。接続にあたって層間ビア61はメンブレン32の固定片35を貫通することができる。層間ビア61は例えば導電材料から形成される。ここでは、導電材料に例えば銅が用いられることができる。導電材料には銅以外の金属材料が用いられてもよい。パターン配線62は1本の貫通電極48aに連結される。導電配線36、層間ビア61、パターン配線62および貫通電極48aは上部電極41およびバンプ17の間で連続する導電体を形成する。この導電体は熱型光検出素子18および対応のバンプ17を相互に接続する。
図5に示されるように、導電材製パッド49は所定の広がりを有する。例えばメンブレン32の表面を含む仮想平面に導電材製パッド49の輪郭が投影されると、投影像63の輪郭は熱型光検出素子18すなわち光吸収膜29の輪郭よりも外側に広がる。このとき、導電材製パッド49の垂直方向移動で導電材製パッド49が仮想平面に重ね合わせられることで投影像63は形成されることができる。ここでは、光吸収膜29の輪郭(四辺形)の3辺で投影像63の輪郭は光吸収膜29の輪郭よりも外側に広がる。導電材製パッド49は、隣接する導電材製パッド49との間で電気的に絶縁が確保される範囲で最大限に広がることができる。図5に示されるように、導電材製パッド49と上部電極41用のパターン配線62とが同一平面内で形成される場合には、パターン配線62が1直線上を延びて1行の熱型光検出素子18の層間ビア61が次々に接続されることから、1行の導電材製パッド49と1行の導電材製パッド49との間で1直線に延びるパターン配線62の配置スペースは確保される。したがって、投影像63の輪郭は光吸収膜29の輪郭の1辺で光吸収膜29の輪郭よりも内側に留まる。その他、仮に導電材製パッド49と上部電極41用のパターン配線62とが異なる平面内で形成される場合には、導電材製パッド49は熱型光検出素子18ごとにセンサー基板13の表面に平行な平面内で最大限に広がることができる。
図5に示されるように、貫通電極48、48aは所定の位置に配置される。例えば貫通電極48、48aの上端を含む仮想平面に熱型光検出素子18の輪郭が同様な手法で投影されると、貫通電極48の上端は対応する熱型光検出素子18の投影像の輪郭よりも内側に配置される。例えば貫通電極48の上端は光吸収膜29の輪郭の中心に同心に配置されることができる。このとき、上部電極41に通じる貫通電極48aと貫通電極48との間隔は熱型光検出素子18ごとの貫通電極48と等間隔に配置されることができる。こうして全ての貫通電極48、48aは等間隔で配列されることができる。
(2)光検出器パッケージの動作
次に光検出器パッケージ11の動作を簡単に説明する。光検出器パッケージ11に光が届くと、特定の波長の光(例えば赤外線)は蓋体19の透過フィルター窓を通過して個々の熱型光検出素子18に行き着く。熱型光検出素子18では光が光吸収膜29に吸収され光吸収膜29で熱が発生する。熱は熱伝達層42の働きで効率的に焦電体38に伝達される。こうした熱や直接に照射される光に応じて焦電体38の温度は変化する。温度の変化に応じて電気分極量の変化が生み出され、焦電流が生じる。この焦電流を例えば電圧変換すると電気分極量の変化に応じて電圧は変化する。その結果、個々の熱型光検出素子18ごとに温度情報が得られることができる。
次に光検出器パッケージ11の動作を簡単に説明する。光検出器パッケージ11に光が届くと、特定の波長の光(例えば赤外線)は蓋体19の透過フィルター窓を通過して個々の熱型光検出素子18に行き着く。熱型光検出素子18では光が光吸収膜29に吸収され光吸収膜29で熱が発生する。熱は熱伝達層42の働きで効率的に焦電体38に伝達される。こうした熱や直接に照射される光に応じて焦電体38の温度は変化する。温度の変化に応じて電気分極量の変化が生み出され、焦電流が生じる。この焦電流を例えば電圧変換すると電気分極量の変化に応じて電圧は変化する。その結果、個々の熱型光検出素子18ごとに温度情報が得られることができる。
光検出器パッケージ11ではセンサー基板13には蓋体19を通じて押圧力が加えられることができる。押圧力は蓋体19で支持されることができる。押圧力が直接に熱型光検出素子18に作用することは回避されることができる。その結果、IC基板12およびセンサー基板13の接合にあたってバンプ17の利用は実現されることができる。こうして熱型光検出素子18は構造上の制約を受けずに構成されることができる。熱型光検出素子18には様々な構造が提案されることができる。
また、光検出器パッケージ11では密閉空間24は真空状態に維持される。密閉空間24内では真空層が断熱効果を発揮することができる。したがって、熱型光検出素子18は周囲の温度変化の影響から効果的に免れることができる。光から生成される熱エネルギーは効率的に焦電体38に伝達されることができる。しかも、真空空間はセンサー基板13に固定される蓋体19で形成される。真空空間はセンサー基板13に固定されることから、熱型光検出器18は、様々な環境下で利用される他の基板に実装されることができる。
さらに、蓋体19には透過フィルター窓が形成される。蓋体19は透過フィルターとして機能することができる。こうして蓋体19が透過フィルターとして機能することから、他の部材の追加なしに特定波長以外の光の進入は阻止されることができる。透過膜26、28および天板21の働きで特定の波長の光が熱型光検出素子18まで行き着く。熱型光検出素子18は効率的に光を熱に変換することができる。
さらにまた、蓋体19には金属膜23が形成される。この金属膜23はグラウンドに接続される。したがって、蓋体19に周囲から乗り移った電磁波などのノイズはグラウンドに逃されることができる。その結果、熱型光検出器18の検出精度は高められることができる。
(3)光検出器パッケージの製造方法
次に光検出器パッケージ11の製造方法を詳述する。まず、図6に示されるように、第1ウエハー基板(第2基板)64が用意される。第1ウエハー基板64は円盤形の基体65と絶縁層66とで構成される。基体65には例えばシリコンウエハーが用いられることができる。絶縁層66は基体65の表面に一面に積層される。絶縁層66は絶縁性材料の薄膜で構成されることができる。絶縁性材料には例えば二酸化珪素が用いられることができる。
次に光検出器パッケージ11の製造方法を詳述する。まず、図6に示されるように、第1ウエハー基板(第2基板)64が用意される。第1ウエハー基板64は円盤形の基体65と絶縁層66とで構成される。基体65には例えばシリコンウエハーが用いられることができる。絶縁層66は基体65の表面に一面に積層される。絶縁層66は絶縁性材料の薄膜で構成されることができる。絶縁性材料には例えば二酸化珪素が用いられることができる。
絶縁層66の表面には導電材製パッド49およびパターン配線62が形成される。導電材製パッド49およびパターン配線62の形成にあたって例えばめっき法が用いられることができる。導電材製パッド49およびパターン配線62は所定の輪郭に象られる。
図7に示されるように、続いて絶縁層66の表面には絶縁層67が積層される。絶縁層67は例えば二酸化珪素から形成されることができる。絶縁層67の積層にあたって例えばスパッタリング法が用いられることができる。絶縁層67は絶縁層66の表面全体を覆う。その結果、導電材製パッド49およびパターン配線62は絶縁層67で覆われる。図8に示されるように、絶縁層67には層間ビア51、61が形成される。層間ビア51、61の形成にあたって例えばめっき法が用いられることができる。層間ビア51、61は対応の導電材製パッド49およびパターン配線62に個別に接続される。
図9に示されるように、絶縁層67の表面にはさらに絶縁層68が積層される。絶縁層68は例えば二酸化珪素から形成されることができる。絶縁層68の積層にあたって例えばスパッタリング法が用いられることができる。絶縁層68は絶縁層67の表面全体を覆う。層間ビア51、61は絶縁層68で覆われる。続いて絶縁層68の表面にはメンブレン32の素材膜69が形成される。この素材膜69は二酸化珪素(SiO2)膜、窒化シリコン(SiN)膜および二酸化珪素(SiO2)膜の三層構造を有する。素材膜69の形成にあたって例えばスパッタリング法が用いられることができる。素材膜69は絶縁層68の表面全体を覆う。絶縁層68および素材膜69にはさらに層間ビア51、61が形成される。層間ビア51、61の形成にあたって例えばめっき法が用いられることができる。層間ビア51、61は対応の層間ビア51、61に積み重ねられる。こうして第1ウエハー基板64の表面に絶縁層67、68が積層されつつ層間ビア51、61は形成される。
その後、図10に示されるように、熱型光検出素子18が形成される。素材膜69上で下部電極39、焦電体38および上部電極41は積層形成される。素材膜69上で導電配線36は形成される。形成にあたって例えばめっき法が用いられることができる。導電配線36は、下部電極39および層間ビア51を相互に接続し、上部電極41および層間ビア61を相互に接続する。こうして素材膜69の表面には、熱型光検出素子18から引き出されて層間ビア51、61に接続される導電配線36が形成される。
続いて素材膜69上には光吸収膜29が形成される。光吸収膜29は下部電極39、焦電体38、上部電極41および導電配線36の一部を覆う。光吸収膜29の形成にあたって光吸収膜29内には熱伝達層42が積層形成される。その後、素材膜69からメンブレン32が削り出される。
こうして第1ウエハー基板64上で熱型光検出素子18が形成されると、図11に示されるように、第1ウエハー基板64の裏面から深穴71が形成される。深穴71の形成にあたってディープリアクティブイオンエッチング(ディープRIE)が利用されることができる。深穴71は導電材製パッド49およびパターン配線62に到達する。深穴71には導電材が充填される。充填にあたって例えばめっき法が用いられることができる。こうして、第1ウエハー基板64の裏面から、層間ビア51、61に接続される貫通電極48、48aが形成される。
図12に示されるように、第1ウエハー基板64の裏面には一面に絶縁層72が形成される。絶縁層72は例えば二酸化珪素から形成されることができる。絶縁層72の形成にあたって例えばスパッタリング法が用いられることができる。絶縁層72は第1ウエハー基板64の裏面全体を覆う。絶縁層72には貫通電極48、48aごとに開口73が形成される。貫通電極48、48aは開口73内で露出する。続いて、図13に示されるように、絶縁層72の表面でバンプ17が形成される。個々のバンプ17は開口73内で対応の貫通電極48、48aに接続される。こうして、第1ウエハー基板64の内部には、少なくとも表面から裏面まで延び、熱型光検出素子18および対応のバンプ17を相互に接続する導電体が形成される。
その後、図14に示されるように、第1ウエハー基板64の絶縁層68は除去される。絶縁層68の除去にあたって柱43は残される。こうした除去にあたってエッチング処理が施されることができる。その結果、メンブレン32と絶縁層67との間に空隙が形成される。熱型光検出素子18は絶縁層67から熱的に分離される。
こうして柱43およびメンブレン32で構成される構造体が形成されると、図15に示されるように、第1ウエハー基板64に第2ウエハー基板75が接合される。第2ウエハー基板75は蓋体19の素材で形成される。ここでは、そうした素材に例えばシリコン基板が用いられることができる。第2ウエハー基板75の裏面には熱型光検出素子18のマトリクスごとに空洞が形成される。空洞の形状は密閉空間24の形状に一致する。空洞の形成にあたって第2ウエハー基板75の裏面には格子形状の突片76が形成される。こうした突片76の形成にあたって例えばエッチング法が用いられることができる。
第2ウエハー基板75の接合に先立って第2ウエハー基板75の表面および裏面には透過膜26、28が薄膜形成される。第2ウエハー基板75の表面にはさらに透過膜26に反射防止膜27が形成される。反射防止膜27は透過膜26上に積層される。透過膜26、28および反射防止膜28の形成にあたって例えばスパッタリング法や蒸着法が用いられることができる。その後、突片76の先端面に金属膜23が形成される。金属膜23の形成にあたって例えばめっき法が用いられることができる。
第2ウエハー基板75の接合にあたって真空中で第1ウエハー基板64の表面に第2ウエハー基板75の裏面が重ねられる。重ね合わせにあたって熱型光検出素子18のマトリクス同士の間に突片76が配置される。第2ウエハー基板75は金属膜23で第1ウエハー基板64の表面に接触する。こうして例えば金属膜23の金属拡散に応じて第1ウエハー基板64に第2ウエハー基板75は接合されることができる。熱型光検出素子18はマトリクスごとに対応の空洞内に収容される。空洞内では真空状態の密閉空間24が確立される。
その後、図16に示されるように、第1ウエハー基板64から個々のマトリクスごとにセンサー基板13すなわちセンサーチップが切り出される。図17に示されるように、切り出されたセンサー基板13は第3ウエハー基板77に固定される。第3ウエハー基板77は円盤形の基体78と絶縁層の積層体79とで構成される。基体78には例えばシリコンウエハーが用いられることができる。基体78の表面には回路構成要素54が形成される。形成にあたってイオン注入や酸化膜の形成、電極の形成が実施される。積層体79は基体78の表面に一面に積層される。絶縁層は絶縁性材料の薄膜で構成されることができる。絶縁性材料には例えば二酸化珪素が用いられることができる。絶縁層の形成にあたってスパッタリング法が用いられることができる。個々の絶縁層の表面および内部にはパターン配線56およびビア57が形成される。基体78には貫通電極58が形成される。貫通電極58は貫通電極48と同様な手法で形成されることができる。パターン配線56、ビア57および端子パッド55の形成にあたって例えばめっき法が用いられることができる。こうして第3ウエハー基板77には特定の領域ごとに読み出し回路(集積回路)が形成される。
第3ウエハー基板77にセンサー基板13は接合される。センサー基板13は裏面のバンプ17で第3ウエハー基板77に受け止められる。バンプ17でセンサー基板13は読み出し回路に電気的に接続される。ここでは、接合にあたってセンサー基板13は第3ウエハー基板77に押し付けられる。押圧力は蓋体19で支持されることができる。押圧力が直接に熱型光検出素子18に作用することは回避されることができる。その結果、熱型光検出素子18は構造上の制約を受けずに構成されることができる。熱型光検出素子18には様々な構造が提案されることができる。その後、第2ウエハー基板71から個々のIC基板12が切り出される。こうして光検出器パッケージ11は製造される。
(4)他の実施形態に係る光検出器パッケージの構成
図18に示されるように、この光検出器パッケージ11aでは蓋体19aは支持部材81を備える。支持部材81は、例えばセンサー基板13の表面に直交する垂直面に沿って垂直姿勢で天板21からセンサー基板13に向かって延びる。支持部材81は天板21に一体化されることができる。支持部材81の下端はセンサー基板13の表面に接触することができる。支持部材81には、例えばバンプ17の接合時にセンサー基板13の表面に垂直な方向に蓋体19aに押圧力が加えられても破壊されない程度の強度が付与される。こうした支持部材81は押圧力の支持に寄与することができる。天板21に作用する押圧力は周壁22に加えて支持部材81を通じてセンサー基板13に伝達されることができる。その結果、バンプ17には広い範囲で満遍なく確実に押圧力が伝達されることができる。バンプ17の接触不良は回避されることができる。その他の構造や構成は前述の光検出器パッケージ11と変わらない。図中、均等な構造や構成には同一の参照符号が付され詳細な説明は割愛される。なお、押圧力の伝達が確保される限り、必ずしも支持部材81は常時センサー基板13に接触する必要はない。したがって、押圧力から解放されると、支持部材81とセンサー基板13の表面との間には空隙が形成されてもよい。
図18に示されるように、この光検出器パッケージ11aでは蓋体19aは支持部材81を備える。支持部材81は、例えばセンサー基板13の表面に直交する垂直面に沿って垂直姿勢で天板21からセンサー基板13に向かって延びる。支持部材81は天板21に一体化されることができる。支持部材81の下端はセンサー基板13の表面に接触することができる。支持部材81には、例えばバンプ17の接合時にセンサー基板13の表面に垂直な方向に蓋体19aに押圧力が加えられても破壊されない程度の強度が付与される。こうした支持部材81は押圧力の支持に寄与することができる。天板21に作用する押圧力は周壁22に加えて支持部材81を通じてセンサー基板13に伝達されることができる。その結果、バンプ17には広い範囲で満遍なく確実に押圧力が伝達されることができる。バンプ17の接触不良は回避されることができる。その他の構造や構成は前述の光検出器パッケージ11と変わらない。図中、均等な構造や構成には同一の参照符号が付され詳細な説明は割愛される。なお、押圧力の伝達が確保される限り、必ずしも支持部材81は常時センサー基板13に接触する必要はない。したがって、押圧力から解放されると、支持部材81とセンサー基板13の表面との間には空隙が形成されてもよい。
支持部材81はセンサー基板13の表面に結合されることができる。結合にあたって支持部材81の下端面には金属膜23が形成されることができる。こうした金属膜23は金属接合を実現する。支持部材81がセンサー基板13の表面に結合されると、蓋体19aの剛性は高められることができる。その結果、蓋体19aの天板21の板厚や周壁22の壁厚は縮小されることができる。特に、天板21の剛性が高められることから、天板21の板厚は縮小されることができ、その結果、透過フィルター窓の光の透過率は高められることができる。
図19に示されるように、支持部材81には隔壁が用いられることができる。隔壁は密閉空間24を複数の小部屋に分割する。こうして密閉空間24が複数室に分割されると、密閉空間24の細分化に応じて室内の真空度は高く維持されることができる。その結果、断熱効果はさらに高められることができる。
(5)他の実施形態に係るバンプ
図20は他の実施形態に係るバンプ82を概略的に示す。バンプ82はバンプ17に代わってセンサー基板13およびIC基板12の接合に利用されることができる。バンプ82はIC基板12の積層体53の表面に支持される。例えばバンプ82は端子パッド55上に形成されることができる。バンプ82は例えば金めっきで形成されることができる。バンプ82は端子パッド55から遠ざかるにつれて先細る円錐台形状に形成されることができる。バンプ82の頂上面82aには貫通電極48、48aの先端面83が接合される。ここでは、貫通電極48、48aはベース基板44の裏面から突出する。貫通電極48、48aの先端面83にはスズ銀合金の表面層84が形成される。表面層84はバンプ82の頂上面82aに接合される。貫通電極48、48aの形成にあたってベース基板44の基体46および絶縁層47の表面には絶縁膜85が形成されることができる。絶縁膜85には例えば二酸化珪素が用いられることができる。接合にあたって表面層84およびバンプ82は所定の温度に加熱されながら所定の荷重で相互に押し付けられる。
図20は他の実施形態に係るバンプ82を概略的に示す。バンプ82はバンプ17に代わってセンサー基板13およびIC基板12の接合に利用されることができる。バンプ82はIC基板12の積層体53の表面に支持される。例えばバンプ82は端子パッド55上に形成されることができる。バンプ82は例えば金めっきで形成されることができる。バンプ82は端子パッド55から遠ざかるにつれて先細る円錐台形状に形成されることができる。バンプ82の頂上面82aには貫通電極48、48aの先端面83が接合される。ここでは、貫通電極48、48aはベース基板44の裏面から突出する。貫通電極48、48aの先端面83にはスズ銀合金の表面層84が形成される。表面層84はバンプ82の頂上面82aに接合される。貫通電極48、48aの形成にあたってベース基板44の基体46および絶縁層47の表面には絶縁膜85が形成されることができる。絶縁膜85には例えば二酸化珪素が用いられることができる。接合にあたって表面層84およびバンプ82は所定の温度に加熱されながら所定の荷重で相互に押し付けられる。
ここで、貫通電極48、48aの形成方法を簡単に説明する。前述のように第1ウエハー基板64の裏面で深穴71が形成されると、図21に示されるように、基体65および絶縁層66の表面に絶縁膜85が形成される。絶縁膜85の形成にあたって例えば化学蒸着法が用いられることができる。深穴71の底では絶縁膜85がエッチングされ、導電材製パッド49やパターン配線62が露出する。
続いて深穴71内で貫通電極48、48aが形成される。形成にあたって電解めっきが用いられる。図22に示されるように、絶縁膜85の表面にめっき下地膜86が形成される。めっき下地膜86の形成にあたって例えばスパッタリングが実施されることができる。続いてめっき下地膜86の表面にはレジスト膜87が形成される。レジスト膜87には深穴71に連続する開口88が形成される。レジスト膜87の形成後に銅めっきが実施される。深穴71および開口88内の空間に銅が充填される。
こうして深穴71および開口88内に貫通電極48、48aが形成されると、図23に示されるように、レジスト膜87は除去される。基体65の表面でめっき下地膜86はエッチング処理で除去される。その結果、ベース基板44の裏面から突出する貫通電極48、48aは形成される。
図24に示されるように、貫通電極48、48aの先端面83には、スズ銀合金の表面層84に代えて、ニッケル膜91および金膜92の積層体が形成されることができる。金膜92はバンプ82の頂上面82aに接合される。この場合には、金膜92およびバンプ82の接合にあたって超音波接合が利用されることができる。
(6)テラヘルツカメラ
図25は光検出器パッケージ11、11aを利用した電子機器の一具体例に係るテラヘルツカメラ93の構成を概略的に示す。テラヘルツカメラ93は筐体94を備える。筐体94の正面にはスリット95が形成されレンズ96が装着される。スリット95からテラヘルツ帯の電磁波が対象物に向かって照射される。こうした電磁波にはテラヘルツ波といった電波および赤外線といった光が含まれる。ここでは、テラヘルツ帯には100GHz〜30THzの周波数帯が含まれることができる。レンズ96には対象物から反射してくるテラヘルツ帯の電磁波が取り込まれる。
図25は光検出器パッケージ11、11aを利用した電子機器の一具体例に係るテラヘルツカメラ93の構成を概略的に示す。テラヘルツカメラ93は筐体94を備える。筐体94の正面にはスリット95が形成されレンズ96が装着される。スリット95からテラヘルツ帯の電磁波が対象物に向かって照射される。こうした電磁波にはテラヘルツ波といった電波および赤外線といった光が含まれる。ここでは、テラヘルツ帯には100GHz〜30THzの周波数帯が含まれることができる。レンズ96には対象物から反射してくるテラヘルツ帯の電磁波が取り込まれる。
テラヘルツカメラ93の構成をさらに詳しく説明すると、図26に示されるように、テラヘルツカメラ93は照射源(電磁波源)101を備える。照射源101には駆動回路102が接続される。駆動回路102は照射源101に所望の駆動信号を供給する。照射源101は駆動信号の受領に応じてテラヘルツ帯の電磁波を放射する。照射源101には例えばレーザー光源が用いられることができる。
レンズ96は光学系103を構成する。光学系103はレンズ96のほかに光学部品を備えてもよい。レンズ96の光軸104上に光検出器パッケージ11(11a)が配置される。センサー基板13の表面は例えば光軸104に直交する。光学系103は熱型光検出素子18のマトリクス上に像を結像する。光検出器パッケージ11(11a)にはアナログデジタル変換回路105が接続される。アナログデジタル変換回路105には光検出器パッケージ11(11a)から熱型光検出素子18の出力が順番に時系列で供給される。アナログデジタル変換回路105は出力のアナログ信号をデジタル信号に変換する。
アナログデジタル変換回路105には演算処理回路(処理回路)106が接続される。演算処理回路106にはアナログデジタル変換回路105からデジタルの画像データが供給される。演算処理回路106は画像データを処理し表示画面の画素ごとに画素データを生成する。演算処理回路106には描画処理回路107が接続される。描画処理回路107は画素データに基づき描画データを生成する。描画処理回路107には表示装置108が接続される。表示装置108には例えば液晶ディスプレイといったフラットパネルディスプレイが用いられることができる。表示装置108は描画データに基づき画面上に画像を表示する。描画データは記憶装置109に格納されることができる。紙やプラスチック、繊維その他の物体に対する透過性、および、物質固有の吸収スペクトルに基づきテラヘルツカメラ93は検査装置として利用されることができる。
その他、テラヘルツカメラ93は物質の定性分析や定量分析に利用されることができる。こうした利用にあたって例えばレンズ96の光軸104上には特定周波数のフィルターが配置されることができる。フィルターは特定波長以外の電磁波を遮断する。したがって、特定波長の電磁波のみが光検出器パッケージ11(11a)に到達することができる。これによって特定の物質の有無や量は検出されることができる。
(7)赤外線カメラ
図27は光検出器パッケージ11、11aを利用した電子機器の一具体例に係る赤外線カメラ111の構成を概略的に示す。赤外線カメラ111は光学系112を備える。光学系112の光軸113上に光検出器パッケージ11(11a)は配置される。センサー基板13の表面は例えば光軸113に直交する。光学系112は熱型光検出素子18のマトリクス上に像を結像する。光検出器パッケージ11(11a)にはアナログデジタル変換回路114が接続される。アナログデジタル変換回路114には光検出器パッケージ11(11a)から熱型光検出素子18の出力が順番に時系列で供給される。アナログデジタル変換回路114は出力のアナログ信号をデジタル信号に変換する。
図27は光検出器パッケージ11、11aを利用した電子機器の一具体例に係る赤外線カメラ111の構成を概略的に示す。赤外線カメラ111は光学系112を備える。光学系112の光軸113上に光検出器パッケージ11(11a)は配置される。センサー基板13の表面は例えば光軸113に直交する。光学系112は熱型光検出素子18のマトリクス上に像を結像する。光検出器パッケージ11(11a)にはアナログデジタル変換回路114が接続される。アナログデジタル変換回路114には光検出器パッケージ11(11a)から熱型光検出素子18の出力が順番に時系列で供給される。アナログデジタル変換回路114は出力のアナログ信号をデジタル信号に変換する。
アナログデジタル変換回路114には演算処理回路(処理回路)115が接続される。演算処理回路115にはアナログデジタル変換回路114からデジタルの画像データが供給される。演算処理回路115は画像データを処理し表示画面の画素ごとに画素データを生成する。演算処理回路115には描画処理回路116が接続される。描画処理回路116は画素データに基づき描画データを生成する。描画処理回路116には表示装置117が接続される。表示装置117には例えば液晶ディスプレイといったフラットパネルディスプレイが用いられることができる。表示装置117は描画データに基づき画面上に画像を表示する。描画データは記憶装置118に格納されることができる。
赤外線カメラ111はサーモグラフィとして利用されることができる。この場合には赤外線カメラ111は表示装置117の画面に熱分布画像を映し出すことができる。熱分布画像の生成にあたって演算処理回路115では温度帯域ごとに画素の色が設定される。サーモグラフィは人体の温度分布の測定や体温そのものの測定に用いられることができる。その他、サーモグラフィはFA(ファクトリーオートメーション)機器に組み込まれて熱漏れや異常な温度変化の検出に用いられることができる。例えば図28に示されるように、FA機器(電子機器)121はFA機能ユニット122を備える。FA機能ユニット122は特定の機能の実現にあたって動作する。FA機能ユニット122には制御回路(処理回路)123が接続される。制御回路123は加熱や加圧、機械的処理、化学的処理、その他のFA機能ユニット122の動作を制御する。制御回路123には赤外線カメラ111、表示装置124およびスピーカー125などが接続される。赤外線カメラ111は撮像範囲内でFA機能ユニット122を撮像する。制御回路123は、撮像範囲内で異常な高温や温度変化を検出すると、FA機能ユニット122に向けて動作停止信号を出力したり、表示装置124やスピーカー125に向けて警告信号を出力したりすることができる。異常な高温や温度変化の検出にあたって制御回路123は例えばメモリ(図示されず)内に基準温度分布データを保持する。基準温度分布データは平常時の撮像範囲内の温度分布を特定する。制御回路123は基準温度分布データの熱分布にリアルタイムの熱分布画像を照らし合わせることができる。その他、サーモグラフィは物体と周囲との温度差に基づき物体の検出に用いられることができる。
赤外線カメラ111はナイトビジョンすなわち暗視カメラとして利用されることができる。この場合には赤外線カメラ111は表示装置117に例えば暗闇での画像を映し出すことができる。暗視カメラは、例えばセキュリティ機器の一具体例としての監視カメラや、人感センサー、運転支援装置その他に利用されることができる。人感センサーは、エスカレーターや照明器具、空気調和機、テレビといった電気機器(家電機器)のオンオフ制御、その他の制御に用いられることができる。例えば図29に示されるように、電気機器126は機能ユニット127を備える。機能ユニット127は特定の機能の実現にあたって機械的動作や電気的動作を実施する。機能ユニット127には人感センサー128が接続される。人感センサー128は赤外線カメラ111を備える。赤外線カメラ111は監視範囲内で撮像を実施する。赤外線カメラ111には判定回路129が接続される。判定回路129は熱分布画像に基づき人の存在または不存在を判定する。判定にあたって判定回路129は画像内で特定温度域(例えば体温の温度域の塊)の動きを検出する。判定回路129は人の存在または不存在を特定する判定信号を機能ユニット127に供給する。機能ユニット127は判定信号の受領に応じてオンオフ制御されることができる。例えば図30に示されるように、運転支援装置(電子機器)131は赤外線カメラ111およびヘッドアップディスプレイ132を備える。赤外線カメラ111は例えば車両133のフロントノーズ134に取り付けられる。赤外線カメラ111は、車両133から前方に広がる撮像範囲を撮像する位置に配置される。ヘッドアップディスプレイ132は例えばフロントウインドウ135の運転席側に配置される。ヘッドアップディスプレイ132には赤外線カメラ111の画像が映し出されることができる。ヘッドアップディスプレイ132の画面では例えば撮像範囲で捕捉される歩行者の像は強調されることができる。図31に示されるように、赤外線カメラ111およびヘッドアップディスプレイ132には処理回路136が接続される。処理回路136には車速センサー137、ヨーレートセンサー138およびブレーキセンサー139が接続される。車速センサー137は車両133の走行速度を検出する。ヨーレートセンサー138は車両133のヨーレートを検出する。ブレーキセンサー139はブレーキペダルの操作の有無を検出する。処理回路136は車両133の走行状態に応じて特定の歩行者を選別する。処理回路136は車両133の走行速度、ヨーレートおよびブレーキの踏み具合に応じて車両133の走行状態を特定する。処理回路136はスピーカー141から例えば音声に基づき運転者の注意を促してもよい。
(8)ゲーム機コントローラー
図32は光検出器パッケージ11、11aを利用した電子機器の一具体例に係るゲーム機142の構成を概略的に示す。ゲーム機142はゲーム機本体143、表示装置144およびコントローラー(電子機器)145を備える。表示装置144は例えば有線でゲーム機本体143に接続される。ゲーム機本体143の動作は表示装置144の画面に映し出される。プレーヤーGはコントローラー145を用いてゲーム機本体143の動作を操作することができる。こうした操作の実現にあたってコントローラー145には例えば1対のLEDモジュール146から赤外線が照射される。LEDモジュール146は例えば表示装置144の画面の周囲でベゼルに取り付けられることができる。
図32は光検出器パッケージ11、11aを利用した電子機器の一具体例に係るゲーム機142の構成を概略的に示す。ゲーム機142はゲーム機本体143、表示装置144およびコントローラー(電子機器)145を備える。表示装置144は例えば有線でゲーム機本体143に接続される。ゲーム機本体143の動作は表示装置144の画面に映し出される。プレーヤーGはコントローラー145を用いてゲーム機本体143の動作を操作することができる。こうした操作の実現にあたってコントローラー145には例えば1対のLEDモジュール146から赤外線が照射される。LEDモジュール146は例えば表示装置144の画面の周囲でベゼルに取り付けられることができる。
図33に示されるように、コントローラー145には光検出器パッケージ11、11aが組み込まれる。光検出器パッケージ11、11aには赤外線フィルター147および光学系(例えばレンズ)148が組み合わせられてもよい。光検出器パッケージ11、11aはLEDモジュール146から放射される赤外線を受光することができる。光検出器パッケージ11、11aには画像処理回路149が接続される。画像処理回路149は予め決められた画面内でLEDモジュール146の赤外線スポットを画像化する。画像処理回路149には演算処理回路151が接続される。演算処理回路151は赤外線スポット情報を生成する。この赤外線スポット情報では、予め決められた画面内で赤外線スポットの位置および大きさが特定される。赤外線スポットの位置はLEDモジュール146の位置に対応する。赤外線スポットの大きさはLEDモジュール146との距離に対応する。演算処理回路151には無線モジュール152が接続される。赤外線スポット情報は無線モジュール152からゲーム機本体143に送り込まれる。ここでは、演算処理回路151に操作スイッチ153や加速度センサー154が接続される。操作スイッチ153の操作信号や加速度センサー154の加速度情報は無線モジュール152からゲーム機本体143に供給される。ゲーム機本体143は無線モジュール155で操作信号や赤外線スポット情報、加速度情報を受信する。ゲーム機本体143内のプロセッサー156は、操作信号に基づき操作スイッチ153の動作を特定し、赤外線スポット情報および加速度情報に基づきコントローラー145の動きを特定する。こうして操作スイッチ153の動作やコントローラー145の動きに応じてゲーム機本体143は制御されることができる。LEDモジュール146はプロセッサー156に接続されることができる。プロセッサー156はLEDモジュールの動作を制御することができる。
なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。したがって、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれる。例えば、明細書または図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語とともに記載された用語は、明細書または図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えられることができる。また、光検出器パッケージ11、11aや熱型光検出素子18、テラヘルツカメラ93、赤外線カメラ111、FA機器121、電気機器、家電機器、人感センサー128、ゲーム機142、ゲーム機コントローラー145等の構成および動作も本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形が可能である。
11 熱型電磁波検出器(光検出器パッケージ)、12 第1基板(集積回路基板)、13 第2基板(センサー基板)、17 バンプ、18 熱型電磁波検出素子(熱型光検出素子)、19 蓋体、23 金属膜、24 空間(密閉空間)、75 赤外線カメラ(電子機器)、79 演算処理回路(制御回路)、81 支持部材および隔壁(支持部材)、82 バンプ、93 電子機器およびテラヘルツカメラ、101 電磁波源(照射源)、106 処理回路(演算処理回路)、111 電子機器(赤外線カメラ)、115 処理回路(演算処理回路)、121 電子機器(ファクトリーオートメーション機器)、123 (処理回路(制御回路)、126 電子機器(電気機器および家電機器)、129 処理回路(判定回路)、131 電子機器(運転支援装置)、136 処理回路、142 電子機器(ゲーム機)、145 電子機器(ゲーム機コントローラー)、151 処理回路(演算処理回路)。
Claims (13)
- 集積回路を含む第1基板と、
第1面および前記第1面の裏側の第2面を有し、前記第2面に配置されるバンプを介して前記集積回路に電気的に接続される第2基板と、
前記第2基板の前記第1面に形成されて、前記バンプに電気的に接続される1以上の熱型電磁波検出素子と、
前記第2基板の前記第1面に固定されて、前記熱型電磁波検出素子を封止する蓋体と
を備えることを特徴とする熱型電磁波検出器。 - 請求項1に記載の熱型電磁波検出器において、前記空間は真空状態に維持されていることを特徴とする熱型電磁波検出器。
- 請求項2に記載の熱型電磁波検出器において、前記蓋体は、前記熱型電磁波検出素子に向かって特定波長の電磁波を透過させる透過特性を有することを特徴とする熱型電磁波検出器。
- 請求項3に記載の熱型電磁波検出器において、前記空間内で前記蓋体から前記第1面に向かって延びる支持部材を備えることを特徴とする熱型電磁波検出器。
- 請求項4に記載の熱型電磁波検出器において、前記支持部材は前記第2基板の前記第1面に垂直な姿勢で前記蓋体から前記第1面に向かって延びることを特徴とする熱型電磁波検出器。
- 請求項4または5に記載の熱型電磁波検出器において、前記支持部材は前記第2基板の前記第1面に接合されることを特徴とする熱型電磁波検出器。
- 請求項6に記載の熱型電磁波検出器において、前記支持部材は複数に前記空間を分割する隔壁であることを特徴とする熱型電磁波検出器。
- 請求項1〜7のいずれか1項に記載の熱型電磁波検出器において、前記第2基板および前記蓋体の間に挟み込まれて前記第2基板に前記蓋体を接合し、グラウンド電位に落とされる金属膜を備えることを特徴とする熱型電磁波検出器。
- 請求項1〜8のいずれか1項に記載の熱型電磁波検出器において、前記第2基板の内部に位置し、前記第2基板の前記第1面と前記第2面とを電気的に接続する導電体を備えることを特徴とする熱型電磁波検出器。
- 請求項1〜9のいずれか1項に記載の熱型電磁波検出器において、前記熱型電磁波検出素子は焦電素子であることを特徴とする熱型電磁波検出器。
- 請求項1〜10のいずれか1項に記載の熱型電磁波検出器と、前記熱型電磁波検出器の出力を処理する制御回路とを有することを特徴とする電子機器。
- 集積回路を含む第1基板と、
第1面および前記第1面の裏側の第2面を有し、前記第2面に配置されるバンプを介して前記集積回路に電気的に接続される第2基板と、
前記第2基板の前記第1面に形成されて、前記バンプに電気的に接続される1以上の熱型電磁波検出素子と、
前記第2基板の前記第1面に固定されて、前記熱型電磁波検出素子を封止する蓋体と、
前記集積回路に接続されて、前記集積回路の出力を処理する処理回路と
を備えることを特徴とする電子機器。 - テラヘルツ帯の電磁波を放射する電磁波源と、
集積回路を含む第1基板と、
第1面および前記第1面の裏側の第2面を有し、前記第2面に配置されるバンプを介して前記集積回路に電気的に接続される第2基板と、
前記第2基板の前記第1面に形成されて、前記バンプに電気的に接続され、テラヘルツ帯の電磁波を電気に変換する1以上の熱型電磁波検出素子と、
前記第2基板の前記第1面に固定されて、前記熱型電磁波検出素子を封止する蓋体と、
前記集積回路に接続されて、前記集積回路の出力を処理する処理回路と
を備えることを特徴とするテラヘルツカメラ。
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JP2012001838A JP2013143416A (ja) | 2012-01-10 | 2012-01-10 | 熱型電磁波検出器および電子機器 |
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JP2012001838A Withdrawn JP2013143416A (ja) | 2012-01-10 | 2012-01-10 | 熱型電磁波検出器および電子機器 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11798964B2 (en) | 2019-10-11 | 2023-10-24 | Canon Kabushiki Kaisha | Imaging apparatus and camera for reducing of influence of vibration on an image signal subject to photoelectronic conversion |
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-
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- 2012-01-10 JP JP2012001838A patent/JP2013143416A/ja not_active Withdrawn
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