JP7476708B2 - Hermetically sealed package, infrared detector, and method for manufacturing hermetically sealed package - Google Patents
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Description
本発明は、気密封止パッケージ及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a hermetically sealed package and a method for manufacturing the same.
半導体やセンサーなどの電子デバイスの中には、気密封止パッケージへの実装を必要とするものがある。気密封止パッケージの内部は、真空であったり、不活性ガスが封入されていたりする。 Some electronic devices, such as semiconductors and sensors, require mounting in a hermetically sealed package. The inside of the hermetically sealed package may be a vacuum or may contain an inert gas.
このような気密封止パッケージの製造方法が、例えば、特許文献１に開示されている。特許文献１では、赤外線検知素子が設置されたセラミック容器と蓋材とを真空チャンバ内で溶着し、内部を真空状態にして気密封止している。具体的には、以下のような手順によって、気密封止パッケージを製造する。まず、真空チャンバ内の上下に配置されたヒータに、セラミック容器と、赤外線透過窓材が取り付けられた蓋材とを、それぞれセットし、真空チャンバ内を真空状態になるように排気する。次に、セラミック容器に配置されたロウ材をヒータの加熱により溶融させた状態とする。そして、真空チャンバ内に設置されたロボット機構を用いて、セラミック容器と蓋材とを加圧密着させ、ヒータの加熱を停止して該ロウ材を凝固させる。このようにして、赤外線検知素子を、内部空間を真空状態に保持した気密封止パッケージに実装することができる。 A method for manufacturing such a hermetically sealed package is disclosed in, for example, Patent Document 1. In Patent Document 1, a ceramic container in which an infrared detection element is installed and a lid are welded in a vacuum chamber, and the inside is made into a vacuum state and hermetically sealed. Specifically, the hermetically sealed package is manufactured by the following procedure. First, a ceramic container and a lid with an infrared-transmitting window material attached are set on heaters arranged above and below in a vacuum chamber, respectively, and the inside of the vacuum chamber is evacuated to create a vacuum state. Next, the brazing material arranged in the ceramic container is melted by heating with the heater. Then, the ceramic container and the lid are pressed together by using a robot mechanism installed in the vacuum chamber, and the heating of the heater is stopped to solidify the brazing material. In this way, an infrared detection element can be mounted in an airtight sealed package whose internal space is kept in a vacuum state.
また、特許文献２には、気密封止パッケージの蓋材に貫通穴を設け、真空状態にした真空チャンバ内で、貫通穴を封止する方法が開示されている。この方法では、真空チャンバ内に、封止材を溶融させて貫通穴に供給する機構を設ける必要があるが、ワーク（容器や蓋材）を上下させる機構が不要になるため、真空チャンバの設備を小型化することが可能である。 Patent Document 2 also discloses a method of providing a through hole in the lid of an airtight sealed package and sealing the through hole in a vacuum chamber that is evacuated. This method requires a mechanism to melt the sealing material and supply it to the through hole in the vacuum chamber, but it does not require a mechanism to raise and lower the workpiece (container or lid), making it possible to miniaturize the vacuum chamber equipment.
また、特許文献３には、基材と蓋材によって形成される中空部を有する構造体で、排気口と排気口の封止を用いることなく、中空部を真空封止する方法が開示されている。この技術では、基材と蓋材に環状の接合部と、該環状の接合部の外側に配置された孤立した複数の接合部とを設ける。ここで、孤立した接合部では、蓋材側のパッドを、基板側のパッドよりも大きくしておく。そして、熱溶融材料を接合部に供給する際に、孤立した接合部に配置する熱溶融性材料の厚みを、環状の接合部に配置する熱溶融材料の厚みよりも厚くする。この構成で、構造体を真空チャンバに配置し、熱溶融性材料を溶融する。すると、熱溶融材料が溶融し始めた段階では、孤立した接合部が蓋材を支持し、環状の接合部同士が離れた状態になる。この状態では、広い隙間が空いているため、中空部の排気をスムーズに行うことができる。そして、熱溶融材料の溶融が進むと、孤立した接合部の熱溶融性材料が蓋材側のパッドに濡れ広がって、基材と蓋材の間隔が狭くなっていく。さらに溶融が進むと、環状の接合部も接合され、中空部を真空排気した状態で、中空部を封止することができる。特許文献３では、特許文献１のように、真空チャンバにロボット機構を設けたり、特許文献２のように、排気口を封止する機構を設けたりすることなく、気密封止を行うことができるため、真空チャンバの設備費を削減することができる。 Patent Document 3 also discloses a method for vacuum sealing a hollow portion formed by a substrate and a lid without sealing the exhaust port. In this technology, an annular joint and a plurality of isolated joints arranged outside the annular joint are provided on the substrate and the lid. Here, in the isolated joint, the pad on the lid side is made larger than the pad on the substrate side. Then, when the thermally fusible material is supplied to the joint, the thickness of the thermally fusible material arranged in the isolated joint is made thicker than the thickness of the thermally fusible material arranged in the annular joint. In this configuration, the structure is placed in a vacuum chamber and the thermally fusible material is melted. Then, at the stage when the thermally fusible material starts to melt, the isolated joint supports the lid, and the annular joints are separated from each other. In this state, a wide gap is left, so that the hollow portion can be smoothly evacuated. Then, as the melting of the thermally fusible material progresses, the thermally fusible material of the isolated joint spreads wet to the pad on the lid side, and the gap between the substrate and the lid becomes narrower. As the melting progresses further, the annular joint is also joined, and the hollow portion can be sealed while being evacuated to a vacuum. In Patent Document 3, airtight sealing can be achieved without providing a robot mechanism in the vacuum chamber as in Patent Document 1, or a mechanism for sealing the exhaust port as in Patent Document 2, thereby reducing the equipment costs for the vacuum chamber.
上述したように、特許文献１では真空チャンバ内部に機械部品を上下させる機構を設けなければならない。また特許文献２の技術では、上下機構は不要であるものの、貫通穴に封止材を供給する機構を設けなければならない。そのため、真空チャンバ自体が高価になり、製造装置の設備投資コストが高くなってしまうという課題があった。 As mentioned above, in Patent Document 1, a mechanism for raising and lowering mechanical parts must be provided inside the vacuum chamber. In addition, in the technology of Patent Document 2, although a raising and lowering mechanism is not necessary, a mechanism for supplying sealing material to the through-hole must be provided. This poses the problem that the vacuum chamber itself is expensive, and the capital investment costs for the manufacturing equipment are high.
また、特許文献３に開示される方法では、複数の孤立したパッド部に供給された熱溶融性材料の溶融時間に差があると、熱溶融性材料の高さが減少する時間に差が生じ、蓋材が基材に対して傾くという問題があった。蓋材が傾くと、環状の接合部の熱溶融材料の厚さや幅に不均一が生じ、接合部に穴が開いたり、強度の弱い部分ができたりする場合があり、気密封止の信頼性が低下する。 In addition, in the method disclosed in Patent Document 3, if there is a difference in the melting time of the heat-fusible material supplied to the multiple isolated pad portions, there is a difference in the time for the height of the heat-fusible material to decrease, and the lid material has a problem of tilting relative to the base material. If the lid material tilts, the thickness and width of the heat-fusible material at the annular joint will become uneven, which may cause holes in the joint or cause weak parts, reducing the reliability of the airtight seal.
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、安価な設備で製造でき、信頼性の高い気密封止が可能な気密封止パッケージを提供することを目的としている。 The present invention was made in consideration of the above problems, and aims to provide a hermetically sealed package that can be manufactured using inexpensive equipment and provides a highly reliable hermetic seal.
上記の課題を解決するため、本発明の気密封止パッケージは、基材と蓋材とを有し、基材と蓋材とが気密に接合され、両者の間に気密な中空構造が形成されている。基材は、デバイスを配置するためのデバイス配置領域と、デバイス配置領域を囲うように設けられた閉じた帯状の第１のメタライズ層とを有する。蓋材は、第１のメタライズ層に対応する位置に設けられ、自身の上面が第１のメタライズ層の上面と平行な閉じた帯状の第２のメタライズ層を有する。第１のメタライズ層と第２のメタライズ層とは、第１の接合層によって接合されている。また、第１のメタライズ層と重ならない位置に配置され、前記第１のメタライズ層の厚さと前記第２のメタライズ層の厚さの和よりも高い所定の高さを有する複数の島状のスペーサが配置されている。 In order to solve the above problems, the hermetically sealed package of the present invention has a base material and a lid material, which are hermetically bonded to each other to form an airtight hollow structure between them. The base material has a device placement area for placing a device, and a closed, band-like first metallization layer arranged to surround the device placement area. The lid material has a closed, band-like second metallization layer arranged at a position corresponding to the first metallization layer, with its upper surface parallel to the upper surface of the first metallization layer. The first metallization layer and the second metallization layer are bonded by a first bonding layer. In addition, a plurality of island-shaped spacers are arranged at a position not overlapping with the first metallization layer, and have a predetermined height higher than the sum of the thicknesses of the first metallization layer and the second metallization layer.
また、本発明の気密封止パッケージの製造方法は、デバイスを配置するためのデバイス配置領域を有する基材と、基材と接合されることによって、デバイス配置領域を気密封止する蓋材とを用いる。また基材は、デバイス配置領域を囲うように設けられた閉じた帯状の第１のメタライズ層と、第１のメタライズ層と重ならない位置に、第１のメタライズ層の厚さより高い所定の高さを有する複数のスペーサとを有する。蓋材は、第１のメタライズ層に対応する位置に設けられ、厚さが前記スペーサの高さと第１のメタライズ層の厚さの差より小さく、閉じた帯状の第２のメタライズ層を有する。そして、スペーサが基材と蓋材との間隔を規制した状態で、第１のメタライズ層と第２のメタライズ層とを第1の接合層で接合する、 The method for manufacturing a hermetically sealed package of the present invention uses a substrate having a device placement area for placing a device, and a lid material that hermetically seals the device placement area by being bonded to the substrate. The substrate also has a closed, band-like first metallization layer provided to surround the device placement area, and a plurality of spacers at positions that do not overlap with the first metallization layer and have a predetermined height higher than the thickness of the first metallization layer. The lid material has a closed, band-like second metallization layer provided at a position corresponding to the first metallization layer and having a thickness smaller than the difference between the height of the spacer and the thickness of the first metallization layer. Then, the first metallization layer and the second metallization layer are bonded with a first bonding layer while the spacer regulates the distance between the substrate and the lid material.
本発明の効果は、安価な設備で製造でき、信頼性の高い気密封止が可能な気密封止パッケージを提供できることである。 The advantage of the present invention is that it provides a hermetically sealed package that can be manufactured using inexpensive equipment and provides a highly reliable hermetic seal.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい限定がされているが、発明の範囲を以下に限定するものではない。なお各図面の同様の構成要素には同じ番号を付し、説明を省略する場合がある。 Below, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the embodiment described below has limitations that are technically preferable for implementing the present invention, but does not limit the scope of the invention to the following. Note that similar components in each drawing are given the same numbers, and descriptions may be omitted.
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態の気密封止パッケージ１を示す断面図である。気密封止パッケージ１では、基材１０と蓋材２０とが気密に接合され、両者の間に気密な中空構造が形成されている。
(First embodiment)
1 is a cross-sectional view showing the hermetically sealed package 1 of the present embodiment. In the hermetically sealed package 1, a base material 10 and a lid material 20 are airtightly joined together, and an airtight hollow structure is formed between them.
基材１０は、デバイスを配置するためのデバイス配置領域１１と、デバイス配置領域１１を囲うように設けられた閉じた帯状の第１のメタライズ層１２とを有する。
The substrate 10 has a device placement area 11 for placing a device, and a closed band-shaped
蓋材２０は、第１のメタライズ層１２に対応する位置に設けられ、自身の上面が第１のメタライズ層１２の上面と平行な閉じた帯状の第２のメタライズ層２１を有する。
The lid material 20 is provided at a position corresponding to the
第１のメタライズ層１２と第２のメタライズ層２１とは、第１の接合層３０によって接合されている。
The
また、第１のメタライズ層１２および第２のメタライズ層２１と重ならない位置に、基材１０と蓋材２０との間隔を所定の距離に保つ複数の島状のスペーサ１３が配置されている。複数のスペーサ１３の所定高さは、例えば、同じ高さにすることができる。
In addition, a plurality of island-
上記の気密封止パッケージの製造は、例えば、以下のようにして行うことができる。まず、第1のメタライズ層１２の上に、第1の接合層の元となる第１の溶着材料を配置し、基材１０の上にスペーサ１３を配置し、スペーサ１３の上に、第1の溶着材料の融点で溶融する第２の溶着材料を配置する。次に第２のメタライズ層２１が第１のメタライズ層１２と対向するように、蓋材２０を基材１０に積層する。この状態では、第２の溶着材料によって蓋材２０が持ち上げられているため、第１の溶着材料と第２のメタライズ層２１との間には隙間ができている。このため、全体を真空チャンバ内に配置すれば、デバイス配置領域１１を容易に真空排気することができる。次に、全体を加熱して、第１の溶着材料および第２の溶着材料を溶融させると、蓋材２０が基材１０に向かって沈み込み、蓋材２０がスペーサ１３に突き当たり、第２のメタライズ層２１が第１の溶着材料に接触する。この時、スペーサ１３と蓋材２０との間には所定厚みの第２の溶着材料が存在していても良い。次に全体を冷却すると、第１の溶着材料が固化して、第1の接合層３０が形成される。こうして、第１のメタライズ層１２、第1の接合層３０、第２のメタライズ層２１で囲まれたデバイス配置領域１１を真空封止することができる。上記の方法では、デバイス配置領域１１を容易に真空排気することができるとともに、スペーサ１３が蓋材２０に突き当たることによって、蓋材２０が基材１０に対して傾くことなく、気密封止パッケージの気密封止を行うことができる。
The above-mentioned hermetically sealed package can be manufactured, for example, as follows. First, a first welding material that is the base of the first bonding layer is placed on the
以上説明したように、本実施形態によれば、真空チャンバ内にロボット機構や封止装置などの機構を設けることなく、かつ、蓋材を基材に対して平行に固定して、真空封止を行うことができる。これにより、第１の接合層の厚さに不均一が生じることがなくなり、弱い部分や欠陥が生じにくくなる。その結果、安価な設備で製造でき、信頼性の高い気密封止が可能な気密封止パッケージを提供することができる。 As described above, according to this embodiment, vacuum sealing can be performed without providing a robot mechanism, sealing device, or other mechanism within the vacuum chamber, and by fixing the lid material parallel to the substrate. This prevents unevenness in the thickness of the first bonding layer, making it less likely for weak parts or defects to occur. As a result, it is possible to provide an airtight sealed package that can be manufactured using inexpensive equipment and provides a highly reliable airtight seal.
（第２の実施形態）
図２は、本実施形態の気密封止パッケージ１０００を示す断面図である。気密封止パッケージ１０００では、基材１００と蓋材２００とが気密に接合され、両者の間に気密な中空構造が形成されている。
Second Embodiment
2 is a cross-sectional view showing the hermetically sealed package 1000 of this embodiment. In the hermetically sealed package 1000, a
基材１００は、電子デバイスを配置するための凹部１１０と、凹部１１０を囲うように設けられた閉じた帯状の第１のメタライズ層１２０と、第１のメタライズ層１２に重ならない位置に設けられた複数の島状の第１の凸部１３０とを有する。第１の凸部１３０の上面には、第３のメタライズ層１４０が設けられている。複数の島状の第１の凸部１３０の高さは、第１のメタライズ層１２の厚さと第２のメタライズ層２１の厚さの合計よりも大きい。そして複数の第１の凸部１３０の高さは、例えば、同じ高さにすることができる。
The
蓋材２００は、第１のメタライズ層１２０に対応する位置に設けられた閉じた帯状の第２のメタライズ層２１０と、第３のメタライズ層１４０に対応する位置に設けられた複数の島状の第４のメタライズ層２２０とを有する。
The
第１のメタライズ層１２０と第２のメタライズ層２１０とは、第１の溶着金属３００によって接合され、第３のメタライズ層１４０と第４のメタライズ層２２０とは、第２の溶着金属３１０によって接合されている。
The
図３は、気密封止パッケージ１０００に用いる基材１００と蓋材２００の一例を示す平面図である。図３（ａ）に示すように、この例では、凹部１１０の平面形状を円形とし、第１のメタライズ層１２０を、凹部１１０を囲む環状にしている。また４つの第１の凸部１３０を第１のメタライズ層１２０の外側に設け、その上面に第３のメタライズ層１４０を配置している。また図３（ｂ）に示すように、蓋材２００では、第１のメタライズ層１２０に対応する位置に、環状の第２のメタライズ層２１０を配置し、第３のメタライズ層１４０に対応する位置に第４のメタライズ層２２０を配置している。ここで、第４のメタライズ層２２０は、第３のメタライズ層１４０よりも広い面積を有している。
Figure 3 is a plan view showing an example of the
次に、気密封止パッケージ１０００の製造方法について説明する。まず、図４に示すように基材１００の凹部１１０に電子デバイス４００を搭載し、電子デバイス４００と基材１００の配線とを電気接続する（図示なし）。
Next, a method for manufacturing the hermetically sealed package 1000 will be described. First, as shown in FIG. 4, the
続いて、図５に示すように基材１００の第１のメタライズ層１２０に第１の溶着金属３００を供給し、第３のメタライズ層１４０の上に第２の溶着金属３１０を供給する。
Next, as shown in FIG. 5, a first deposited
次に、図６に示すように、基材１００と蓋材２００を積層した状態で、全体を不図示の真空チャンバ内に配置する。基材１００と蓋材２００を積層した状態では、第３のメタライズ層１４０に供給した第２の溶着金属３１０により、蓋材２００が支えられている。この状態では、第１の溶着金属３００と第２のメタライズ層２１０の間には隙間がある。ここで、真空チャンバ内を排気すると、この隙間を介して、第１のメタライズ層１２０の内側の基材１００と蓋材２００から構成される中空部１５０を、小さい排気抵抗をもって排気することが可能である。また、第１のメタライズ層１２０の外側では、複数の島状の第１の凸部１３０の間の隙間から排気が行われるため、こちらも排気抵抗が小さい。したがって、中空部１５０の排気を効率よく行い、中空部１５０が所定の真空度に達するまでの時間を短縮することができる。
Next, as shown in FIG. 6, the
また、この積層工程において、蓋材２００の上におもり５００を載せている。なお、第３のメタライズ層１４０に設置した第２の溶着金属３１０が溶融した際、第２の溶着金属３１０の表面張力より、蓋材２００の荷重が高ければ、おもりを載せなくてもよい。
In addition, during this lamination process, a weight 500 is placed on the
中空部１５０を真空チャンバ内で排気して真空状態にした後、基材１００を、第１の溶着金属３００および第２の溶着金属３１０の融点以上に加熱する。第１の溶着金属３００と第２の溶着金属３１０が溶融すると、図７に示すように、第１のメタライズ層１２０と第２のメタライズ層２１０が接合され、第３のメタライズ層１４０と第４のメタライズ層２２０とが接合される。この時、第４のメタライズ層２２０の面積が第３のメタライズ層１４０の面積より広いため、第２の溶着金属３１０が第４のメタライズ層２２０の表面に濡れ広がり、第３のメタライズ層１４０と第４のメタライズ層２２０の間隔は極めて小さくなる。そして、図７に示すように、第２の溶着金属３１０の多くは、第３のメタライズ層１４０の外側で固化する。その結果、基材１００と蓋材２００の間隔は、第１の凸部１３０の高さと、第３のメタライズ層１４０の厚みと、第４のメタライズ層２２０の厚みとで決まり、間隔を精度よく制御することができる。このため、中空部１５０を封止する第１の溶着金属３００の厚さに不均一が生じることがなく、溶着金属３００に弱い部分や欠陥が生じにくいため、信頼性の高い気密封止を行うことができる。
After the
以上説明したように、本実施形態によれば、ロボット機構等を含まない安価な真空チャンバを用いて、信頼性の高い気密封止パッケージを製造することができる。
（実施例）
次に、赤外線検知素子を気密封止パッケージに実装した赤外線検知器を例にして、具体的な気密封止パッケージの構成と製造方法について説明する。まず、具体的な製造方法の説明の前に、赤外線検知器と気密封止パッケージの関係について説明する。赤外線検知器は、赤外領域の光を受光し、電気信号に変換する素子である。そして、人間の視覚を刺激しない赤外線を用いて映像を取得できる、対象物の温度を遠くから非接触で瞬時に測定できるなどの特徴を持つ。赤外線検知器は動作原理により、熱型と量子型の２種類に分けられる。このうち熱型赤外線検知器では、赤外線を受光すると熱によって赤外線検知素子が温められ、素子温度の上昇によって変化する電気信号を検知する。熱型は、量子型に比べ感度、応答速度は低いが、波長帯域が広く常温で使えるのが特徴である。熱型の赤外線検知素子には、熱起電力効果を利用したサーモパイル、焦電センサーのＰＺＴ（Ｌｅａｄ Ｚｉｒｃｏｎａｔｅ Ｔｉｔａｎａｔｅ）、温度変化によって電気抵抗が変化するサーミスター、ボロメーターなどがある。熱型の赤外線検知器では、赤外線エネルギーを熱に変え温度変化を計測することで光を検出するため、大気を通した熱放散を阻止する必要がある。このため、真空状態の密閉容器に収納し、機能させることが望ましい。内部を真空に維持することで空気を通じた熱の放出が減少し、赤外線検知素子の感度が上昇することが知られている。
As described above, according to this embodiment, a highly reliable hermetically sealed package can be manufactured using an inexpensive vacuum chamber that does not include a robot mechanism or the like.
(Example)
Next, a specific configuration and manufacturing method of the hermetically sealed package will be described using an infrared detector in which an infrared detection element is mounted in a hermetically sealed package as an example. First, before describing a specific manufacturing method, the relationship between the infrared detector and the hermetically sealed package will be described. An infrared detector is an element that receives light in the infrared region and converts it into an electrical signal. It has features such as being able to obtain images using infrared rays that do not stimulate human vision, and being able to instantly measure the temperature of an object from a distance without contact. Infrared detectors are divided into two types, thermal type and quantum type, based on the operating principle. Of these, in a thermal type infrared detector, when infrared rays are received, the infrared detection element is heated by heat, and an electrical signal that changes due to the rise in element temperature is detected. The thermal type has a lower sensitivity and response speed than the quantum type, but is characterized by a wide wavelength band and being usable at room temperature. Thermal type infrared detection elements include thermopiles that utilize the thermoelectromotive effect, pyroelectric sensors such as PZT (Lead Zirconate Titanate), thermistors whose electrical resistance changes with temperature changes, and bolometers. Thermal infrared detectors detect light by converting infrared energy into heat and measuring the temperature change, so it is necessary to prevent heat dissipation through the atmosphere. For this reason, it is desirable to store and operate the detector in a sealed vacuum container. It is known that maintaining a vacuum inside reduces heat emission through the air, and increases the sensitivity of the infrared detector element.
次に、気密封止パッケージを用いた赤外線検知器の構成例と、製造方法について説明する。なお、以降の説明では、構造に関しては図２、３を参照し、製造方法に関しては図４－７を参照し、対応する符号を併記する。 Next, we will explain an example of the configuration of an infrared detector using a hermetically sealed package and a manufacturing method. In the following explanation, please refer to Figures 2 and 3 for the structure, and Figures 4-7 for the manufacturing method, and the corresponding symbols will be listed.
赤外線検知器（１０００）は、赤外線検知素子（４００）と、キャビティ部（１１０）を有する基材としてのセラミック基板（１００）と、キャビティ部（１１０）を塞ぐ蓋材としての赤外線透過窓（２００）と、から構成されている（図２）。セラミック基板（１００）と赤外線透過窓（２００）とによって形成される中空部（１５０）は赤外線検知器（１０００）外部と連通することなく気密封止され、かつ真空状態に保たれている。赤外線検知素子（４００）はセラミック基板（１００）のキャビティ部（１１０）に実装され、図示しないワイヤ等によりセラミック基板（１００）と接続されている。なお、赤外線透過窓（２００）はゲルマニウム、シリコン、サファイヤなどの赤外線透過性を有する材料から形成されている。 The infrared detector (1000) is composed of an infrared detector element (400), a ceramic substrate (100) as a base material having a cavity portion (110), and an infrared-transmitting window (200) as a cover material for closing the cavity portion (110) (Figure 2). The hollow portion (150) formed by the ceramic substrate (100) and the infrared-transmitting window (200) is hermetically sealed without communicating with the outside of the infrared detector (1000) and is kept in a vacuum state. The infrared detector element (400) is mounted in the cavity portion (110) of the ceramic substrate (100) and is connected to the ceramic substrate (100) by wires or the like (not shown). The infrared-transmitting window (200) is made of a material having infrared transmittance, such as germanium, silicon, or sapphire.
さらに詳述すると、セラミック基板（１００）のキャビティ部（１１０）周囲の縁と、赤外線透過窓（２００）との間が、はんだ材料（３００）により気密封止されている。接続されるセラミック基板（１００）とはんだ材料（３００）との間および、接続される赤外線透過窓（２００）とはんだ材料（３００）の間にはそれぞれ、第１のメタライズ層（１２０）と第２のメタライズ層（２１０）が形成されている。第１のメタライズ層（１２０）、第２のメタライズ層（２１０）の幅は、例えば、０．２ｍｍから５ｍｍの範囲とすることができる。 More specifically, the edge around the cavity portion (110) of the ceramic substrate (100) and the infrared-transmitting window (200) are hermetically sealed by the solder material (300). A first metallization layer (120) and a second metallization layer (210) are formed between the connected ceramic substrate (100) and the solder material (300), and between the connected infrared-transmitting window (200) and the solder material (300), respectively. The widths of the first metallization layer (120) and the second metallization layer (210) can be, for example, in the range of 0.2 mm to 5 mm.
セラミック基板（１００）、赤外線透過窓（２００）には、第１のメタライズ層（１２０）よりも外側に、それぞれ、複数の島状の第３のメタライズ層（１４０）、第４のメタライズ層（２２０）が形成されている。第３のメタライズ層（１４０）は、独立したパッド形状を持つ。第３のメタライズ層（１４０）と第４のメタライズ層（２２０）とは、はんだ材料（３１０）で接続されている。本実施例では、第１の溶着金属３００と第２の溶着金属３１０をともに、はんだ材料としている。
On the ceramic substrate (100) and the infrared-transmitting window (200), a third metallization layer (140) and a fourth metallization layer (220) are formed in a plurality of islands outside the first metallization layer (120), respectively. The third metallization layer (140) has an independent pad shape. The third metallization layer (140) and the fourth metallization layer (220) are connected by a solder material (310). In this embodiment, both the first deposited
第３のメタライズ層（１４０）は、第１の凸部（１３０）上に形成されている。このため、セラミック基板（１００）の第１のメタライズ層（１２０）が形成されている面と、第３のメタライズ層（１４０）が形成されている面には段差があり、第３のメタライズ層（１４０）の方が高くなっている。段差の高さは、例えば、０．１～２ｍｍの範囲とすることができる。本実施例では、段差の高さを０．２５ｍｍとした。 The third metallization layer (140) is formed on the first convex portion (130). Therefore, there is a step between the surface of the ceramic substrate (100) on which the first metallization layer (120) is formed and the surface on which the third metallization layer (140) is formed, with the third metallization layer (140) being higher. The height of the step can be in the range of 0.1 to 2 mm, for example. In this embodiment, the height of the step is 0.25 mm.
本実施例では、セラミック基板（１００）と赤外線透過窓（２００）が、図３に示すように上面から見て四角形状を有している。そして、第３のメタライズ層（１４０）、第４のメタライズ層（２２０）の位置は、四角形状のセラミック基板（１００）のコーナー部の４箇所としている。しかしながら、第３のメタライズ層（１４０）、第４のメタライズ層（２２０）の位置は任意の位置に設置することが可能である。つまり、第２のメタライズ層（１４０）、第４のメタライズ層（２２０）は、第１のメタライズ層１２０、第２のメタライズ層２１０と重ならない位置に、島状に配置されていればよい。本実施例では、第３のメタライズ層（１４０）は、第１のメタライズ層（１２０）よりも外側に形成されている。
In this embodiment, the ceramic substrate (100) and the infrared transmission window (200) have a rectangular shape when viewed from above, as shown in FIG. 3. The third metallization layer (140) and the fourth metallization layer (220) are located at four corners of the rectangular ceramic substrate (100). However, the third metallization layer (140) and the fourth metallization layer (220) can be located at any position. In other words, the second metallization layer (140) and the fourth metallization layer (220) only need to be located in an island shape at a position that does not overlap with the
第３のメタライズ層（１４０）は、例えばφ０．２～２．０ｍｍの円形とし、第４のメタライズ層（２２０）は、第２のメタライズ層（１４０）より十分大きいことが望ましい。また、第３のメタライズ層（１４０）の形状は円形ではなく、四角形や六角形などに変更することも可能である。 The third metallization layer (140) is preferably circular, for example, with a diameter of 0.2 to 2.0 mm, and the fourth metallization layer (220) is preferably sufficiently larger than the second metallization layer (140). In addition, the shape of the third metallization layer (140) can be changed from a circular shape to a square, hexagon, or other shape.
はんだ材料（３００、３１０）としては、はんだ接続時の温度が、赤外線検知素子（４００）の耐熱温度を超えない必要があり、赤外線検知素子（４００）の耐熱温度に応じてＳｎＡｇ系はんだやＳｎＢｉ系はんだなどが用いられる。第１のメタライズ層（１２０）上のはんだ材料（３００）と、第３のメタライズ層（１４０）上のはんだ材料（３１０）を異なる材料とすることもできる。また、セラミック基板（１００）側に形成された第１のメタライズ層（１２０）、第３のメタライズ層（１４０）としては、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ａｇなどの導電性パターン上にＮｉ、Ａｕなどのメッキがされたものを適用することができる。赤外線透過窓（２００）側に形成された第２のメタライズ層（２１０）、第４のメタライズ層（２２０）は、例えば、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ａｕなどで形成することができる。 As the solder material (300, 310), the temperature during soldering must not exceed the heat resistance temperature of the infrared detection element (400), and SnAg-based solder or SnBi-based solder is used according to the heat resistance temperature of the infrared detection element (400). The solder material (300) on the first metallization layer (120) and the solder material (310) on the third metallization layer (140) can be made of different materials. In addition, the first metallization layer (120) and the third metallization layer (140) formed on the ceramic substrate (100) side can be made of a conductive pattern of Mo, Mn, Ti, Ag, etc., plated with Ni, Au, etc. The second metallization layer (210) and the fourth metallization layer (220) formed on the infrared transmission window (200) side can be made of, for example, Cr, Cu, Ni, Ag, Au, etc.
次に、本実施例の赤外線検知器の製造方法について説明する。まず、図４に示すようにセラミック基板（１００）のキャビティ部（１１０）に赤外線検知素子（４００）を搭載し、ワイヤボンディングにより赤外線検知素子（４００）とセラミック基板（１００）とを電気接続する。 Next, a method for manufacturing the infrared detector of this embodiment will be described. First, as shown in FIG. 4, an infrared detector element (400) is mounted in the cavity portion (110) of the ceramic substrate (100), and the infrared detector element (400) and the ceramic substrate (100) are electrically connected by wire bonding.
続いて、図５に示すように、セラミック基板（１００）の表面に形成された第１のメタライズ層（１２０）と第３のメタライズ層（１４０）の上にそれぞれ、はんだ材料（３００、３１０）を供給する。はんだ材料（３００、３１０）の厚さは０．２５ｍｍとした。 Next, as shown in FIG. 5, solder materials (300, 310) are supplied onto the first metallization layer (120) and the third metallization layer (140) formed on the surface of the ceramic substrate (100). The thickness of the solder materials (300, 310) was set to 0.25 mm.
また、セラミック基板（１００）の第１のメタライズ層（１２０）上へのはんだ材料（３００）の供給（第１の溶着金属形成工程）は、例えば、板状のはんだを第１のメタライズ層（１２０）の上に設置し、溶融させることで行うことができる。このようにすると細長い環状の第１のメタライズ層（１２０）に、厚さの均一性が良いはんだ材料（３００）の層を形成することが容易である。第３のメタライズ層（１４０）上へのはんだ材料（３１０）の供給（第２の溶着金属形成工程）は、例えば、ボール形状のはんだを第３のメタライズ層（１４０）の上に設置し、溶融させることで形成することができる。第３のメタライズ層（１４０）は島状であるため、はんだ材料（３１０）を点で供給することが適当である。ボール形状ではんだを供給することは一般的な技術であり、安価で性能の良いはんだ供給装置を利用することができる。 The supply of the solder material (300) onto the first metallization layer (120) of the ceramic substrate (100) (first deposited metal forming process) can be performed, for example, by placing a plate-shaped solder on the first metallization layer (120) and melting it. In this way, it is easy to form a layer of the solder material (300) with good thickness uniformity on the elongated ring-shaped first metallization layer (120). The supply of the solder material (310) onto the third metallization layer (140) (second deposited metal forming process) can be performed, for example, by placing a ball-shaped solder on the third metallization layer (140) and melting it. Since the third metallization layer (140) is island-shaped, it is appropriate to supply the solder material (310) at points. Supplying solder in a ball shape is a common technique, and an inexpensive and high-performance solder supplying device can be used.
また、上記の説明では２つの接合部の両方で、セラミック基板（１００）側に、はんだ材料を供給した。しかし、２つのうちの１つ、または両方の接合部において、はんだ材料（３００、３１０）を蓋材（２００）側に供給しても良い。また、セラミック基板（１００）への赤外線検知素子（４００）を実装後に、はんだ材料（３００、３１０）を供給するものとしたが、両者の順番は逆でも良い。 In the above description, the solder material is supplied to the ceramic substrate (100) at both of the two joints. However, the solder material (300, 310) may be supplied to the lid material (200) at one or both of the two joints. In addition, the solder material (300, 310) is supplied after the infrared detection element (400) is mounted on the ceramic substrate (100), but the order of the two may be reversed.
次に、図６に示すようにセラミック基板（１００）と赤外線透過窓（２００）を積層した状態で、不図示の真空チャンバ内に配置する。セラミック基板（１００）と赤外線透過窓（２００）を積層した状態では、第３のメタライズ層（１４０）に供給したはんだ材料（３１０）により、赤外線透過窓（２００）が支持されている。このため、はんだ材料（３００）と第２のメタライズ層（２１０）との間には隙間が形成されている。この隙間から第１のメタライズ層（１２０）の内側の中空部（１５０）を排気することができる。また、この積層工程において、赤外線透過窓（２００）の上におもりを載せている。おもり（５００）によって、はんだ材料（３００、３１０）の溶融時に、赤外線透過窓（２００）を、セラミック基板（１００）に向かって、沈みこませることができる。なお、第３のメタライズ層（１４０）に設置したはんだ材料（３１０）が溶融した際、第３のメタライズ層（１４０）上のはんだ材料（３１０）の表面張力より、赤外線透過窓（２００）の荷重が高ければ、おもり（５００）を載せなくてもよい。 Next, as shown in FIG. 6, the ceramic substrate (100) and the infrared-transmitting window (200) are placed in a vacuum chamber (not shown). When the ceramic substrate (100) and the infrared-transmitting window (200) are stacked, the infrared-transmitting window (200) is supported by the solder material (310) supplied to the third metallization layer (140). Therefore, a gap is formed between the solder material (300) and the second metallization layer (210). The hollow portion (150) inside the first metallization layer (120) can be evacuated from this gap. In addition, in this stacking process, a weight is placed on the infrared-transmitting window (200). The weight (500) allows the infrared-transmitting window (200) to sink toward the ceramic substrate (100) when the solder material (300, 310) melts. In addition, if the load on the infrared-transmitting window (200) is higher than the surface tension of the solder material (310) on the third metallization layer (140) when the solder material (310) placed on the third metallization layer (140) melts, it is not necessary to place the weight (500) on it.
続いて、図６に示すように、セラミック基板（１００）と赤外線透過窓（２００）から構成される赤外線検知器（１０００）の中空部（１５０）を、真空チャンバ内で排気して真空状態にする。図６に示す状態では、第２のメタライズ層（２１０）とはんだ材料（３００）との間に環状の隙間ができているため、この隙間を通して、中空部（１５０）を効率よく排気することができる。その後、赤外線検知器（１０００）をはんだ材料（３０、３１）の融点以上に加熱することで、該はんだ材料（３００、３１０）を溶融させ、セラミック基板（１００）と赤外線透過窓（２００）を接続した（図７）。この時、赤外線透過窓（２００）が沈み込み、はんだ材料（３１０）が第４のメタライズ層（２２０）上に濡れ広がる。これにより、第３のメタライズ層（１４０）と第４のメタライズ層（２２０）が近接し、はんだ材料（３１０）の大部分は第３のメタライズ層（１４０）の外側に移動する。そして、第１のメタライズ層（１２０）と第２のメタライズ層（２１０）とが、はんだ材料（３００）によって接合され、中空部（１５０）が真空封止される。 Next, as shown in FIG. 6, the hollow portion (150) of the infrared detector (1000) consisting of the ceramic substrate (100) and the infrared transmission window (200) is evacuated in a vacuum chamber to create a vacuum state. In the state shown in FIG. 6, an annular gap is formed between the second metallization layer (210) and the solder material (300), so that the hollow portion (150) can be efficiently evacuated through this gap. After that, the infrared detector (1000) is heated to a temperature above the melting point of the solder material (30, 31), melting the solder material (300, 310) and connecting the ceramic substrate (100) and the infrared transmission window (200) (FIG. 7). At this time, the infrared transmission window (200) sinks, and the solder material (310) spreads wet on the fourth metallization layer (220). As a result, the third metallization layer (140) and the fourth metallization layer (220) are brought into close proximity, and most of the solder material (310) moves to the outside of the third metallization layer (140). Then, the first metallization layer (120) and the second metallization layer (210) are joined by the solder material (300), and the hollow portion (150) is vacuum sealed.
なお、中空部（１５０）を排気している際に、赤外線検知器（１０００）を、はんだ材料（３００、３１０）が溶融しない温度であって、赤外線検知素子（４００）の耐熱性に問題がない温度まで予備加熱すると良い。これにより、赤外線検知器（１０００）の中空部（１５０）が所定の真空度に達するまでの時間を短縮し、上記接続工程の時間を短縮することが可能である。この接続工程は真空雰囲気中で行われるが、真空チャンバ内に不活性ガスを導入して行われてもよい。 In addition, while the hollow portion (150) is being evacuated, it is advisable to preheat the infrared detector (1000) to a temperature at which the solder material (300, 310) does not melt and at which the heat resistance of the infrared detector element (400) is not an issue. This makes it possible to shorten the time until the hollow portion (150) of the infrared detector (1000) reaches a predetermined degree of vacuum, and to shorten the time for the above-mentioned connection process. This connection process is performed in a vacuum atmosphere, but may be performed by introducing an inert gas into the vacuum chamber.
以上の製造方法によれば、セラミック基板（１００）や赤外線透過窓（２００）をハンドリングするロボット機構や、排気のための貫通穴を封止する機構を用いることなく、真空封止を行うことができる。このため、設備投資を安価にできる。また、セラミック基板（１００）と赤外線透過窓（２００）の接合層の厚さを均一にできるため、信頼性の高い気密封止パッケージを製造することができる。 According to the above manufacturing method, vacuum sealing can be performed without using a robot mechanism for handling the ceramic substrate (100) and the infrared-transmitting window (200), or a mechanism for sealing the through-hole for exhaust. This allows for low capital investment. In addition, since the thickness of the bonding layer between the ceramic substrate (100) and the infrared-transmitting window (200) can be made uniform, a highly reliable hermetically sealed package can be manufactured.
また、第３のメタライズ層（１４０）と、第４のメタライズ層（２２０）の間に存在するはんだ材料（３１０）によって、第１のメタライズ層（１２０）上のはんだ材料（３００）と第２のメタライズ層（２１０）との間に隙間を形成できる。この隙間からセラミック基板（１００）と赤外線透過窓（２００）の間の中空部（１５０）の排気を行うため、排気するためのエリアを広くできる。このため、微細な貫通穴から排気を行う方法に比べて、中空部（１５０）が真空状態に排気されるまでに要する時間を短縮することができる。 In addition, the solder material (310) present between the third metallization layer (140) and the fourth metallization layer (220) can form a gap between the solder material (300) on the first metallization layer (120) and the second metallization layer (210). The hollow portion (150) between the ceramic substrate (100) and the infrared-transmitting window (200) is evacuated from this gap, so the area for evacuation can be made larger. Therefore, the time required for the hollow portion (150) to be evacuated to a vacuum state can be shortened compared to a method in which evacuation is performed from a fine through-hole.
また、はんだ材料（３１０）の溶融時に、第３のメタライズ層（１４０）と第４のメタライズ層（２２０）が、ほぼ接触した状態となるため、セラミック基板（１００）と赤外線透過窓（２００）との間隔が場所によらず一定になる。このため、赤外線透過窓（２００）を、セラミック基板（１００）に対して、傾きなく接続することが可能となる。 In addition, when the solder material (310) melts, the third metallization layer (140) and the fourth metallization layer (220) are in a state of almost contact, so the distance between the ceramic substrate (100) and the infrared-transmitting window (200) is constant regardless of location. This makes it possible to connect the infrared-transmitting window (200) to the ceramic substrate (100) without tilting it.
なお、上記の説明は、凹部１１の平面形状が円形で、第１のメタライズ層１２と第３のメタライズ層２１が円環状の例を用いて行ったが、凹部の平面形状は、矩形、多角形、非対称の形状など様々な形状とすることができる。また、第１のメタライズ層２１と第３のメタライズ層２１も様々な形状とすることができる。
The above explanation uses an example in which the planar shape of the recess 11 is circular and the
以上説明したように、本実施形態の構成によれば、ロボット機構等を含まない安価な真空チャンバを用いて、信頼性の高い気密封止パッケージを得ることができる。 As described above, the configuration of this embodiment makes it possible to obtain a highly reliable hermetically sealed package using an inexpensive vacuum chamber that does not include a robot mechanism, etc.
（第３の実施形態）
第１、２の実施形態では、基材に凸部を設ける構成について説明したが、蓋材に凸部を設ける構成としても良い。図８は、蓋材２００ａに第２の凸部２３０を設けた気密封止パッケージ２０００の構成を示す断面図である。基材１００ａは、電子デバイスを配置するための凹部１１０と、凹部１１０を囲うように設けられた閉じた帯状の第１のメタライズ層１２０と、第１のメタライズ層１２０に重ならない位置に設けられた複数の島状の第３のメタライズ層１４０ａとを有する。
Third Embodiment
In the first and second embodiments, the configuration in which the convex portion is provided on the substrate has been described, but the convex portion may be provided on the lid material. Fig. 8 is a cross-sectional view showing the configuration of a hermetically sealed
蓋材２００ａは、第１のメタライズ層１２０に対応する位置に設けられた閉じた帯状の第２のメタライズ層２１０と、第３のメタライズ層１４０ａに対応する位置に設けられた所定高さの複数の島状の第２の凸部２３０とを有する。第２の凸部２３０の上には、第４のメタライズ層２２０ａが設けられている。基材１００ａに設けられた第３のメタライズ層１４０ａは、第４のメタライズ層２２０ａよりも広い面積を有している。
The
第２の実施形態と同様に、第１のメタライズ層１２０と第２のメタライズ層２１０とは、第１の溶着金属３００によって接合され、第３のメタライズ層１４０ａと第４のメタライズ層２２０ａとは、第２の溶着金属３１０によって接合されている。
As in the second embodiment, the
上記の構成では、第１の溶着金属３００、第２の溶着金属３１０を溶融する前に、第１のメタライズ層１２０上の第１の溶着金属３００と第２のメタライズ層２１０との間に、図９に示すように、隙間を作ることができる。そして、この隙間から、第１のメタライズ層１２０の内側の中空部１５０を排気して、排気抵抗の小さい排気を行うことができる。なお図９の例では、第２の溶着金属３１０を、蓋材２００側の第４のメタライズ層２２０ａに供給している。
In the above configuration, before melting the
排気が完了して、第１の溶着金属３００と第２の溶着金属３１０とを溶融させると、第２の溶着金属３１０が第３のメタライズ層１４０ａ上に濡れ広がる。こうして図８に示すような、第３のメタライズ層１４０ａと第４のメタライズ層２２０ａとがほぼ接触し、第１のメタライズ層１２０と第２のメタライズ層２１０が第１の溶着金属３００で接合された構造を得ることができる。その結果、第１のメタライズ層１２０と第２のメタライズ層２１０とを接合する第１の溶着金属３００の厚さを一定にすることができる。こうして、第２の実施形態と同様に、ロボット機構等を含まない安価な真空チャンバを用いて、信頼性の高い気密封止パッケージを得ることができる。
（第４の実施形態）
第２および第３の実施形態では、複数の島状の凸部を、閉じた帯状の第１のメタライズ層の外側に配置したが、第１のメタライズ層の内側に配置しても良い。図１０は、この構成の気密封止パッケージ３０００を示す断面図である。基材１００ｂは、電子デバイスを配置するための凹部１１０を有し、凹部１１０の外側には、所定高さの複数の島状の第１の凸部１３０ｂが形成され、第１の凸部１３０ｂの上面には第３のメタライズ層１４０ｂが形成されている。また、閉じた帯状の第１のメタライズ層１２０ｂが、第３のメタライズ層１４０ｂが配置された領域を囲うように設けられている。
When the exhaust is completed and the
(Fourth embodiment)
In the second and third embodiments, the island-shaped protrusions are arranged outside the closed band-shaped first metallization layer, but they may be arranged inside the first metallization layer. Fig. 10 is a cross-sectional view showing a hermetically sealed
蓋材２００ｂには、第３のメタライズ層１４０ｂに対応する位置に、第４のメタライズ層２２０ｂが設けられ、第１のメタライズ層１２０ｂに対応する位置に、閉じた帯状の第２のメタライズ層２１０ｂが設けられている。第４のメタライズ層２２０ｂは、第３のメタライズ層１４０ｂよりも広い面積を持っている。
The
第２、第３の実施形態と同様に、第１のメタライズ層１２０ｂと第２のメタライズ層２１０ｂとは、第１の溶着金属３００によって接合され、第３のメタライズ層１４０ｂと第４のメタライズ層２２０ｂとは、第２の溶着金属３１０によって接合されている。
As in the second and third embodiments, the
上記の構成では、第１の溶着金属３００、第２の溶着金属３１０を溶融する前に、第１のメタライズ層１２０ｂ上の第１の溶着金属３００と第２のメタライズ層２１０ｂとの間に、図１１に示すように、隙間を作ることができる。そして、この隙間から、第１のメタライズ層１２０ｂの内側の中空部１５０を排気して、排気抵抗の小さい排気を行うことができる。そして、第３のメタライズ層１４０ｂと第４のメタライズ層２２０ｂとの接合では、第２の溶着金属３１０が、第４のメタライズ層２２０ｂに濡れ広がることで、両者がほぼ接する距離まで間隔が詰められる。その結果、基材１００ｂと蓋材２００ｂとの間隔は、加工精度の良い第１の凸部１３０ｂの高さ、第２のメタライズ層１４０ｂの厚さ、第４のメタライズ層２２０ｂの厚さで決まり、第１の溶着金属３００、第２の溶着金属３１０の厚みによらない。その結果、第１のメタライズ層１２０ｂと第２のメタライズ層２１０ｂとを接合する第１の溶着金属３００の厚さを一定にすることができる。こうして、第２、第３の実施形態と同様に、ロボット機構等を含まない安価な真空チャンバを用いて、信頼性の高い気密封止パッケージを得ることができる。
In the above configuration, before melting the
以上、上述した第１から第４の実施形態を模範的な例として本発明を説明した。しかしながら、本発明は、上記実施形態には限定されない。即ち、本発明は、本発明のスコープ内において、当業者が理解し得る様々な態様を適用することができる。 The present invention has been described above using the first to fourth embodiments as exemplary examples. However, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments. In other words, the present invention can be applied in various aspects that can be understood by a person skilled in the art within the scope of the present invention.
上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
（付記１）
デバイスを配置するためのデバイス配置領域と、前記デバイス配置領域を囲うように設けられた閉じた帯状の第１のメタライズ層とを有する基材と、
前記第１のメタライズ層に対応する位置に設けられ、自身の上面が前記第１のメタライズ層の上面と平行な閉じた帯状の第２のメタライズ層を有する蓋材と、
前記第１のメタライズ層と前記第２のメタライズ層とを接合する第１の接合層と、
前記第１のメタライズ層および前記第２のメタライズ層と重ならない位置に配置され、前記第１のメタライズ層の厚さと前記第２のメタライズ層の厚さの和よりも高い所定の高さを有する複数のスペーサと、
を有することを特徴とする気密封止パッケージ。
（付記２）
前記スペーサが、
前記第１のメタライズ層の外側に配置されている
ことを特徴とする付記１に記載の気密封止パッケージ。
（付記３）
前記スペーサが、
前記第１のメタライズ層の内側に配置されている
ことを特徴とする付記１に記載の気密封止パッケージ。
（付記４）
前記スペーサが、
前記基材と一体化した第１の凸部を含む
ことを特徴とする付記１乃至３のいずれか一つに記載の気密封止パッケージ。
（付記５）
前記スペーサが、
前記第１の凸部の上面に形成された第３のメタライズ層と、
前記蓋材の、前記第３のメタライズ層に対応する位置に形成された第４のメタライズ層と、
前記第３のメタライズ層と前記第４のメタライズ層とを接合する第２の接合層と、
を含むことを特徴とする付記４に記載の気密封止パッケージ。
（付記６）
前記第３のメタライズ層と前記第４のメタライズ層の面積が異なる
ことを特徴とする付記５に記載の気密封止パッケージ。
（付記７）
前記第２の接合層が、はんだ材料である
ことを特徴とする付記５または６に記載の気密封止パッケージ。
（付記８）
前記スペーサが、
前記蓋材と一体化した第２の凸部を含む
ことを特徴とする付記１乃至３のいずれか一つに記載の気密封止パッケージ。
（付記９）
前記スペーサが、
前記第２の凸部の上面に形成された第５のメタライズ層と、
前記基材の、前記第５のメタライズ層に対応する位置に形成された第６のメタライズ層と、
前記第５のメタライズ層と前記第６のメタライズ層とを接合する第３の接合層と、
含むことを特徴とする付記８に記載の気密封止パッケージ。
（付記１０）
前記第５のメタライズ層と前記第６のメタライズ層の面積が異なる
ことを特徴とする付記９に記載の気密封止パッケージ。
（付記１１）
前記第３の接合層が、はんだ材料である
ことを特徴とする付記９または１０に記載の気密封止パッケージ。
（付記１２）
前記第１のメタライズ層と前記第２のメタライズ層と前記第１の接合層で囲まれた空間が真空排気されている
ことを特徴とする付記１乃至１１に記載の気密封止パッケージ。
（付記１３）
前記第１の接合層が、はんだ材料である
ことを特徴とする付記１乃至１２のいずれか一つに記載の気密封止パッケージ。
（付記１４）
前記基材がセラミック基板を用いて形成されている。
A part or all of the above-described embodiments can be described as, but is not limited to, the following supplementary notes.
(Appendix 1)
A substrate having a device placement area for placing a device and a first metallization layer in a closed band shape provided so as to surround the device placement area;
a cover member having a second metallization layer in a closed band shape, the second metallization layer being provided at a position corresponding to the first metallization layer and the upper surface of the second metallization layer being parallel to the upper surface of the first metallization layer;
a first bonding layer that bonds the first metallization layer and the second metallization layer;
a plurality of spacers arranged at positions not overlapping the first metallization layer and the second metallization layer, the spacers having a predetermined height greater than the sum of the thicknesses of the first metallization layer and the second metallization layer;
A hermetically sealed package comprising:
(Appendix 2)
The spacer is
2. The hermetically sealed package of claim 1, wherein the first metallization layer is disposed outside the first metallization layer.
(Appendix 3)
The spacer is
2. The hermetically sealed package of claim 1, wherein the first metallization layer is disposed inside the first metallization layer.
(Appendix 4)
The spacer is
4. The hermetically sealed package of claim 1, further comprising a first protrusion integral with the base material.
(Appendix 5)
The spacer is
a third metallization layer formed on an upper surface of the first protrusion;
a fourth metallization layer formed on the lid at a position corresponding to the third metallization layer;
a second bonding layer bonding the third metallization layer and the fourth metallization layer;
5. The hermetically sealed package of claim 4, comprising:
(Appendix 6)
The hermetically sealed package of claim 5, wherein the third metallization layer and the fourth metallization layer have different areas.
(Appendix 7)
7. The hermetically sealed package according to claim 5 or 6, wherein the second bonding layer is a solder material.
(Appendix 8)
The spacer is
4. The hermetically sealed package of claim 1, further comprising a second protrusion integral with the lid.
(Appendix 9)
The spacer is
a fifth metallization layer formed on an upper surface of the second protrusion;
a sixth metallization layer formed on the substrate at a position corresponding to the fifth metallization layer;
a third bonding layer bonding the fifth metallization layer and the sixth metallization layer;
9. The hermetically sealed package of claim 8, comprising:
(Appendix 10)
10. The hermetically sealed package of claim 9, wherein the fifth metallization layer and the sixth metallization layer have different areas.
(Appendix 11)
11. The hermetically sealed package of claim 9 or 10, wherein the third bonding layer is a solder material.
(Appendix 12)
12. The hermetically sealed package according to any one of claims 1 to 11, wherein a space surrounded by the first metallization layer, the second metallization layer, and the first bonding layer is evacuated to a vacuum.
(Appendix 13)
13. The hermetically sealed package of claim 1, wherein the first bonding layer is a solder material.
(Appendix 14)
The base material is formed using a ceramic substrate.
ことを特徴とする付記１乃至１３のいずれか一つに記載の気密封止パッケージ。
（付記１５）
前記デバイス配置領域が、
前記デバイスを配置するための凹部を有している
ことを特徴とする付記１乃至１４のいずれか一つに記載の気密封止パッケージ。
（付記１６）
付記１乃至１５のいずれか一つに記載の気密封止パッケージの前記デバイス配置領域に赤外線検知素子が実装され、
前記蓋材が赤外線透過材料で形成されている
ことを特徴とする赤外線検知器。
（付記１７）
デバイスを配置するためのデバイス配置領域と、前記デバイス配置領域を囲うように設けられた閉じた帯状の第１のメタライズ層と、前記第１のメタライズ層と重ならない位置に、前記第１のメタライズ層の厚さより高い所定の高さを有する複数のスペーサを有する基材と、
前記第１のメタライズ層に対応する位置に設けられ、厚さが前記スペーサの高さと第１のメタライズ層の厚さの差より小さく、閉じた帯状の第２のメタライズ層を有する蓋材と、を用い
前記スペーサが前記基材と前記蓋材との間隔を規制した状態で、前記第１のメタライズ層と前記第２のメタライズ層とを第1の接合層で接合する、
ことを特徴とする気密封止パッケージの製造方法。
（付記１８）
前記スペーサが、
前記基材に設けられた第１の凸部と、前記第１の凸部の上面に形成された第３のメタライズ層とを含み、
前記蓋材が、前記第３のメタライズ層に対応する位置に形成された第４のメタライズ層を有し、
前記スペーサが前記基材と前記蓋材との間隔を規制した状態で、前記第３のメタライズ層と前記第４のメタライズ層とを第２の接合層で接合する、
ことを特徴とする付記１７に記載の気密封止パッケージの製造方法。
（付記１９）
前記第３のメタライズ層と前記第４のメタライズ層の面積が異なり、前記第２の接合層の接合時に両者のうちの面積が大きい方に、前記第２の接合層を濡れ広がらせる
ことを特徴とする付記１８に記載の気密封止パッケージの製造方法。
（付記２０）
前記スペーサが前記基材と前記蓋材との間隔を規制した状態で、
前記第１の接合層を形成する第１の溶着金属と、前記第２の接合層を形成する第２の溶着金属とを真空中で溶融する
ことを特徴とする付記１８または１９に記載の気密封止パッケージの製造方法。
（付記２１）
デバイスを配置するためのデバイス配置領域と、前記デバイス配置領域を囲うように設けられた閉じた帯状の第１のメタライズ層と、を有する基材と、
前記第１のメタライズ層に対応する位置に設けられた閉じた帯状の第２のメタライズ層と、前記第２のメタライズ層と重ならない位置に、前記第１のメタライズ層の厚さと前記第２のメタライズ層の厚さの和より高い所定の高さを有する複数のスペーサと、を有する蓋材と、を用い
前記スペーサが前記基材と前記蓋材との間隔を規制した状態で、前記第１のメタライズ層と前記第２のメタライズ層とを第1の接合層で接合する、
ことを特徴とする気密封止パッケージの製造方法。
（付記２２）
前記スペーサが、
前記蓋材に設けられた第２の凸部と、前記第２の凸部の上面に形成された第４のメタライズ層とを含み、
前記基材が、前記第４のメタライズ層に対応する位置に形成された第３のメタライズ層を有し、
前記スペーサが前記基材と前記蓋材との間隔を規制した状態で、前記第３のメタライズ層と前記第４のメタライズ層とを第２の接合層で接合する、
ことを特徴とする付記２１に記載の気密封止パッケージの製造方法。
（付記２３）
前記第３のメタライズ層と前記第４のメタライズ層の面積が異なり、前記第２の接合層の接合時に両者のうちの面積が大きい方に、前記第２の接合層を濡れ広がらせる
ことを特徴とする付記２２に記載の気密封止パッケージの製造方法。
（付記２４）
前記スペーサが前記基材と前記蓋材との間隔を規制した状態で、
前記第１の接合層を形成する第１の溶着金属と、前記第２の接合層を形成する第２の溶着金属とを真空中で溶融する
ことを特徴とする付記２２または２３に記載の気密封止パッケージの製造方法。
14. The hermetically sealed package according to any one of claims 1 to 13.
(Appendix 15)
The device placement area includes:
15. The hermetically sealed package according to any one of claims 1 to 14, further comprising a recess for placing the device.
(Appendix 16)
An infrared detection element is mounted in the device arrangement area of the hermetically sealed package according to any one of claims 1 to 15,
The infrared detector, wherein the cover is made of an infrared-transmitting material.
(Appendix 17)
a substrate having a device placement area for placing a device, a first metallization layer in a closed band shape provided so as to surround the device placement area, and a plurality of spacers having a predetermined height higher than a thickness of the first metallization layer at positions not overlapping the first metallization layer;
a lid member having a closed band-like second metallization layer, the second metallization layer being provided at a position corresponding to the first metallization layer and having a thickness smaller than the difference between the height of the spacer and the thickness of the first metallization layer; and bonding the first metallization layer and the second metallization layer with a first bonding layer in a state in which the spacer regulates the gap between the base material and the lid member.
4. A method for producing a hermetically sealed package comprising the steps of:
(Appendix 18)
The spacer is
a first protrusion provided on the base material; and a third metallization layer formed on an upper surface of the first protrusion,
the lid member has a fourth metallization layer formed at a position corresponding to the third metallization layer,
the third metallization layer and the fourth metallization layer are bonded to each other by a second bonding layer while the spacer regulates the distance between the base material and the lid material;
18. The method of claim 17, wherein the hermetically sealed package is
(Appendix 19)
The method for manufacturing a hermetically sealed package described in Appendix 18, characterized in that the third metallization layer and the fourth metallization layer have different areas, and when bonding the second bonding layer, the second bonding layer is caused to wet and spread onto the one of the two having the larger area.
(Appendix 20)
In a state in which the spacer regulates the distance between the base material and the lid material,
20. The method for manufacturing a hermetically sealed package according to claim 18 or 19, characterized in that a first deposited metal forming the first bonding layer and a second deposited metal forming the second bonding layer are melted in a vacuum.
(Appendix 21)
A substrate having a device placement area for placing a device and a first metallization layer in a closed band shape provided so as to surround the device placement area;
a lid material including a closed band-like second metallization layer provided at a position corresponding to the first metallization layer, and a plurality of spacers at positions not overlapping the second metallization layer and having a predetermined height higher than the sum of the thicknesses of the first and second metallization layers, and the first metallization layer and the second metallization layer are bonded together with a first bonding layer while the spacers regulate the gap between the base material and the lid material;
4. A method for producing a hermetically sealed package comprising the steps of:
(Appendix 22)
The spacer is
a second protrusion provided on the lid member; and a fourth metallized layer formed on an upper surface of the second protrusion,
the substrate has a third metallization layer formed at a position corresponding to the fourth metallization layer;
the third metallization layer and the fourth metallization layer are bonded to each other by a second bonding layer while the spacer regulates the distance between the base material and the lid material;
22. The method of
(Appendix 23)
The method for manufacturing a hermetically sealed package described in Appendix 22, characterized in that the third metallization layer and the fourth metallization layer have different areas, and when bonding the second bonding layer, the second bonding layer is caused to wet and spread onto the one of the two having a larger area.
(Appendix 24)
In a state in which the spacer regulates the distance between the base material and the lid material,
24. The method for manufacturing a hermetically sealed package according to claim 22 or 23, characterized in that a first deposited metal forming the first bonding layer and a second deposited metal forming the second bonding layer are melted in a vacuum.
ことを特徴とする付記２１または２２に記載の気密封止パッケージの製造方法。
A method for producing a hermetically sealed package as described in
１、１０００、２０００、３０００ 気密封止パッケージ
１０、１００ 基材
１１ デバイス配置領域
１２、１２０ 第１のメタライズ層
１３ スペーサ
２０、２００ 蓋材
２１、２１０ 第２のメタライズ層
３０ 第１の接合層
４００ 電子デバイス
１１０ 凹部
１３０ 第１の凸部
１４０ 第３のメタライズ層
１５０ 中空部
２２０ 第４のメタライズ層
２３０ 第２の凸部
３００ 第１の溶着金属
３１０ 第２の溶着金属
REFERENCE SIGNS
Claims (10)
前記第１のメタライズ層に対応する位置に設けられ、自身の上面が前記第１のメタライズ層の上面と平行な閉じた帯状の第２のメタライズ層を有する蓋材と、
前記第１のメタライズ層と前記第２のメタライズ層とを接合する第１の接合層と、
前記第１のメタライズ層および前記第２のメタライズ層と重ならない位置に配置され、前記第１のメタライズ層の厚さと前記第２のメタライズ層の厚さの和よりも高い所定の高さを有する複数のスペーサと、
を有し、
前記スペーサが、前記基材に形成された第１の部分と、前記蓋材に形成された第２の部分と、前記第１の部分と前記第２の部分とを接合する第２の接合層とを含み、
前記第１の部分の厚さと前記第２の部分の厚さとの和が、前記第１のメタライズ層の厚さと前記第２のメタライズ層の厚さの和よりも大きく、
前記第１のメタライズ層と前記第２のメタライズ層との接合の前に前記第１のメタライズ層と前記第２のメタライズ層との間に配置された第１の溶融金属が、前記接合によって前記第１の接合層として前記第１のメタライズ層と前記第２のメタライズ層とを接合し、
前記接合の前に前記第１の部分と前記第２の部分との間に配置された第２の溶着金属が、前記接合によって前記第２の接合層として前記第１の部分と前記第２の部分とを接合し、
前記第１の部分の厚さと前記第２の部分の厚さと第２の溶着金属の厚さとの和は、前記第１のメタライズ層の厚さと前記第２のメタライズ層の厚さと前記第１の溶融金属の厚さとの和より大きい
ことを特徴とする気密封止パッケージ。 A substrate having a device placement area for placing a device and a first metallization layer in a closed band shape provided so as to surround the device placement area;
a cover member having a second metallization layer in a closed band shape, the second metallization layer being provided at a position corresponding to the first metallization layer and the upper surface of the second metallization layer being parallel to the upper surface of the first metallization layer;
a first bonding layer that bonds the first metallization layer and the second metallization layer;
a plurality of spacers arranged at positions not overlapping the first metallization layer and the second metallization layer, the spacers having a predetermined height greater than the sum of the thicknesses of the first metallization layer and the second metallization layer;
having
the spacer includes a first portion formed on the base material, a second portion formed on the lid material, and a second bonding layer bonding the first portion and the second portion together,
a sum of a thickness of the first portion and a thickness of the second portion is greater than a sum of a thickness of the first metallization layer and a thickness of the second metallization layer;
a first molten metal disposed between the first metallization layer and the second metallization layer before bonding the first metallization layer and the second metallization layer serves as the first bonding layer to bond the first metallization layer and the second metallization layer;
a second deposited metal disposed between the first portion and the second portion before the joining serves as the second joining layer to join the first portion and the second portion together;
The sum of the thickness of the first portion, the thickness of the second portion, and the thickness of the second deposited metal is greater than the sum of the thickness of the first metallization layer, the thickness of the second metallization layer, and the thickness of the first molten metal.
A hermetically sealed package characterized by:
前記基材と一体化した第１の凸部を含む前記第１の部分を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の気密封止パッケージ。 The spacer is
The first portion includes a first protrusion integral with the base material.
2. The hermetically sealed package of claim 1.
前記第１の凸部の上面に形成された第３のメタライズ層を含む前記第１の部分と、
前記蓋材の、前記第３のメタライズ層に対応する位置に形成された第４のメタライズ層を含む前記第２の部分と、
前記第３のメタライズ層と前記第４のメタライズ層とを接合する前記第２の接合層と、
を含むことを特徴とする請求項２に記載の気密封止パッケージ。 The spacer is
the first portion including a third metallization layer formed on an upper surface of the first protrusion;
the second portion including a fourth metallization layer formed at a position of the lid corresponding to the third metallization layer;
the second bonding layer bonding the third metallization layer and the fourth metallization layer;
3. The hermetically sealed package of claim 2, comprising:
ことを特徴とする請求項３に記載の気密封止パッケージ。 The hermetically sealed package of claim 3 , wherein the third metallization layer and the fourth metallization layer have different areas.
前記蓋材と一体化した第２の凸部を含む前記第２の部分を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の気密封止パッケージ。 The spacer is
The hermetically sealed package of claim 1 , further comprising the second portion including a second protrusion integral with the lid material.
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の気密封止パッケージ。 6. The hermetically sealed package according to claim 1, wherein a space surrounded by the first metallization layer, the second metallization layer, and the first bonding layer is evacuated to a vacuum.
前記デバイスを配置するための凹部を有している
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の気密封止パッケージ。 The device placement area includes:
The hermetically sealed package according to any one of claims 1 to 6, further comprising a recess for disposing the device therein.
前記蓋材が赤外線透過材料で形成されている
ことを特徴とする赤外線検知器。 An infrared detection element is mounted in the device arrangement area of the hermetically sealed package according to any one of claims 1 to 7,
The infrared detector, wherein the cover is made of an infrared-transmitting material.
前記第１のメタライズ層に対応する位置に設けられ、厚さが前記スペーサの高さと前記第１のメタライズ層の厚さの差より小さく、閉じた帯状の第２のメタライズ層を有する蓋材と、を用い
前記スペーサが前記基材と前記蓋材との間隔を規制した状態で、前記第１のメタライズ層と前記第２のメタライズ層とを第1の接合層で接合し、
前記スペーサが、前記基材に形成された第１の部分と、前記蓋材に形成された第２の部分と、前記第１の部分と前記第２の部分との間に配置された第２の溶着金属とを含み、
前記第１の部分の厚さと前記第２の部分の厚さとの和が、前記第１のメタライズ層の厚さと前記第２のメタライズ層の厚さとの和よりも大きく、
前記第１のメタライズ層と前記第２のメタライズ層との接合の前は、前記第１の部分の厚さと前記第２の部分の厚さと前記第２の溶着金属の厚さとの和が、前記第１のメタライズ層と前記第２のメタライズ層との間に配置された第１の溶融金属の厚さと前記第１のメタライズ層の厚さと前記第２のメタライズ層の厚さとの和よりも大きく、
前記接合によって、前記第１の溶融金属は前記第１の接合層として前記第１のメタライズ層と前記第２のメタライズ層とを接合し、前記第２の溶着金属は、第２の接合層として、前記第１の部分と前記第２の部分とを接合する
ことを特徴とする気密封止パッケージの製造方法。 a substrate having a device placement area for placing a device, a first metallization layer in a closed band shape provided so as to surround the device placement area, and a plurality of spacers having a predetermined height higher than a thickness of the first metallization layer at positions not overlapping the first metallization layer;
a lid member having a closed band-like second metallization layer, the second metallization layer being provided at a position corresponding to the first metallization layer and having a thickness smaller than the difference between the height of the spacer and the thickness of the first metallization layer; and bonding the first metallization layer and the second metallization layer with a first bonding layer while the spacer regulates the gap between the base material and the lid member;
the spacer includes a first portion formed on the base material, a second portion formed on the lid material, and a second deposited metal disposed between the first portion and the second portion;
a sum of a thickness of the first portion and a thickness of the second portion is greater than a sum of a thickness of the first metallization layer and a thickness of the second metallization layer;
before the first metallization layer and the second metallization layer are joined, a sum of a thickness of the first portion, a thickness of the second portion, and a thickness of the second deposited metal is greater than a sum of a thickness of a first molten metal disposed between the first metallization layer and the second metallization layer, a thickness of the first metallization layer, and a thickness of the second metallization layer;
By the joining, the first molten metal serves as the first joining layer to join the first metallization layer and the second metallization layer, and the second deposited metal serves as the second joining layer to join the first portion and the second portion.
4. A method for producing a hermetically sealed package comprising the steps of:
前記基材に設けられた第１の凸部と、前記第１の凸部の上面に形成された第３のメタライズ層とを含む前記第１の部分を含み、
前記蓋材が、前記第３のメタライズ層に対応する位置に形成された第４のメタライズ層を含む前記第２の部分を有し、
前記スペーサが前記基材と前記蓋材との間隔を規制した状態で、前記第３のメタライズ層と前記第４のメタライズ層とを前記第２の接合層で接合する、
ことを特徴とする請求項９に記載の気密封止パッケージの製造方法。 The spacer is
the first portion including a first protrusion provided on the base material and a third metallization layer formed on an upper surface of the first protrusion,
the lid member has the second portion including a fourth metallization layer formed at a position corresponding to the third metallization layer,
the third metallization layer and the fourth metallization layer are bonded to each other by the second bonding layer while the spacer regulates the distance between the base material and the lid material.
10. The method of claim 9, wherein the hermetically sealed package is made of a material selected from the group consisting of fluororesin, fluororubber, fluororesin, fluororubber.
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