JPS63131032A - 焦電型赤外線検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、赤外線を利用して温度計測、防犯・防災監視
、文通機関の運転管理、工場での熱管理工程などの監視
・測定、地球資源観測、気象観測等を行う赤外線検出器
に関するものである。

従来の技術 集光レンズに焦電型赤外線検出素子を直接密着し、集光
効率を高くして赤外線検出性能を改善したものとして、
本出願人の先行出願である特願昭６０−８３７６４号に
記載されたものがある。以下、第５図、第６図を参照し
ながら、上記従来の焦電型赤外線検出器について説明す
る。なお、同一部位は同一番号で示す。焦電体５１に電
極５２とアース電極を兼用する電極５３が形成されて焦
電型赤外線検出素子が形成され、この焦電型赤外線検出
素子が絶縁性接着剤５４、および導電性接着剤５５によ
シ赤外線集光レンズ５６に接着されている。導電性接着
剤５５は、既に赤外線集光レンズ５６に形成されている
引き出し電極５７と電極５３との間を接着するとともに
電気的に接続している。さらに、電極５２からは信号取
り出し用のリード線５８、引き出し電極５７からはアー
ス用のリード線５９が接続されている。

また、上記構成の赤外線検出器において、一層の高感度
化を図るために、小型薄板化が試みられており、例えば
寸法１＋ｍｍＸ１ｍＸ厚さ１０μｍで有効受光面φ０．
３のものが作製されている。更に薄板化することが望ま
れるが、よシ一層の薄板化に対して、本出願人の先行出
願に係る特願昭６１−１２８６６５号に記載されている
ような工夫を行ったものもある。以下、第７図を参照し
ながら、この薄板化を図った焦電型赤外線検出器につい
て説明する。焦電体７１は厚さを薄くするために、単結
晶基板（図示せず）の上に信号取り出し用の電翫７２を
形成し、その後スパンター蒸着によって３〜５μｍの膜
厚の焦電体７１を形成している。しかし、このままでは
基板による熱容量の増加で感度低下を来すので、上記焦
電体７１の上部周辺に補強枠７３を接着し、その後下部
の単結晶基板をエツチングで除去している。その後、赤
外線受光面電極７４を形成し、赤外線集光レンズ７５に
接着剤７６で接着している。さらに赤外線受光面電極７
４からは導電性接着剤７７によって引き出し電極７８と
接着され、かつ電気的に接続されている。そして、引き
出し電極７８からはリード線７９が、電極７２からはリ
ード線８０が接続され、焦電体７１で発生した信号電荷
を読み出している。以上のような構成により、焦電体を
薄板化し、赤外線検出器の感度向上を図っている。

発明が解決しようとする問題点 しかし、電極からの信号取り出しが、焦電体の両面から
それぞれ取り出す構造であり、赤外線集光レンズ５６あ
るいは７５の上に形成した引き出し電極５７あるいは７
８と電極５３あるいは７４との間とを導電性接着剤で接
着し、電気的接続を行っているため、急激な周囲環境の
変化、あるいは振動等に対し、電気的接続が不備になっ
たり、雑音が増加したシ、信頼性に関して問題があった
。

問題点を解決するだめの手段 本発明は、上記問題点を解決するために、焦電体を貫通
して、一方の面から他方の面に電気的接続が図れる導電
領域を形成するものであり、また、焦電体を支える基板
を有するものに関しては、赤外線検出器の用途に応じ、
さらに基板を貫通して導電領域を形成するものである。

作用 本発明は、上記技術的手段により以下の作用が生じる。

即ち、焦電体の対向する両面に形成された電極からの信
号取り出しを、焦電体の一方の面から取シ出し可能とし
たため、焦電体から、例えば直接超音波ポンディング等
の堅固な金属接合でリード線を取り出すことを可能とし
、急激な周囲環境の変化、あるいは振動等に対し、堅固
な電気的接続を維持し、雑音発生を抑えた、信頼性の高
い赤外線検出器を提供することができる。

実施例 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明
する。

先ず、本発明の第１実施例について説明する〇第１図は
焦電型赤外線検出器の１実施例を示す断面図で、１は焦
電体、２．３は電極、４は導電領域、５は引き出し電極
、６．７はリード線を示す。

焦電体１として厚さ１００μｍのＰｂ　ＴｉＯ３セラミ
ックを用い、最初に導電領域４の決成位置にφ５ｏμｍ
の貫通孔を形成し、内部をＡｌｌメッキを施した。その
後、焦電体１を厚さ３０μｍ−５で研磨し、導電領域４
の一部を覆うようにＮｉ　Ｃｒを蒸着し、導電領域４と
電気的接続が取れ、赤外吸収層を兼ねた電極３を形成し
た。次に、焦電体１の反対の面にＡｆｆｌを蒸着して、
電極２と引き出し電極５を形成し、引き出し電極５と導
電領域４とを電気的に接続した。

そして、電極２および引き出し電極５からそれぞれリー
ド線６および７を超音波ボンディングにより取り出した
。さらに、上記のように作製した赤外線検出素子を電極
３側を光入射側にして第５図と同様にして赤外線集光レ
ンズと組み合わせた赤外線検出器を作製し、その耐環境
性、耐振性を試験したところ、強い電気的接続、雑音増
加のない、信頼性の高い赤外線検出器が実現できた。

次に本発明の第２実施例について説明する。第２図は基
板を有する焦電型赤外線検出器の他の実施例を示す断面
図で、２１は焦電体、ｎは基板、２３、ツは電極、５、
ｒは引き出し電極、２６は導電領域、ｙ１２９はリード
線を示す。基板ｎとして厚さ１００μｍの酸化マグネシ
ウム単結晶を用い、その一方の面に引き出し電極５とし
てｐｔをスパッター蒸着し、さらにその上にチタン酸鉛
系焦電材料をスパッター蒸着して厚さ２〜５μｍの焦電
体２１を形成した。

なお、導電領域２６を形成する場合は予めマスクで覆っ
ておいて焦電体２１を形成した。次に、基板ｎからの熱
拡散による感度低下を防止するために、赤外線感能部に
対応する領域の基板ｎを、赤外線感能部より少し７広め
にリン酸にてエツチング除去した。基板ｎのエツチング
を行って露出した焦電体２１の表面に、ＮｉＣｒを蒸着
して赤外線吸収層を兼ねた電極おとして、その一部が引
き出し電極５に電気的に接続するように形成した。さら
に、焦電体２１の反対の面にＮｉＣｒを蒸着することに
よシ導電領域２６を、Ｍを蒸着することによシミ極Ｕど
引き出し電極Ｎを形成（７た。なお、導電領域２６は、
引き出し電極ｎと一体にして、一度のＡ２蒸着によって
形成しても機能的には何ら不都合が生じないことは熱論
である。さらに、電極２４および引き出し電匝２７から
それぞれリード線路および四を超音波ボンディングによ
って増り出した。このようにして作製した赤外線検出器
においても高い信頼性があることを試験にて確認した。

この実施例においても基板ｎ側に第７図と同様に赤外集
光レンズを設けて集光効率を上げることができる０次に
本発明の第３の実施例について説明する。

第３図は本発明の他の実施例を示す平面図、第４図は第
３図に示す実施例のＡＢＣＤ断面図であり、同一部位を
同一番号で示すとして、３１は焦電体、３２は基板、３
３．３４は電極、あけ引き出し電極、３６．３７．３８
は導電領域、３９は基板露出部、４０．４１はリード線
、４２．４３は中空部を示す。基板３２として厚さ１０
０μｍの酸化マグネシウム単結晶を用い、その一方の面
に電極３３および引き出し電極３５としてｐｔをスパッ
ター蒸着し、さらにその上にチタン酸鉛系焦電材料をス
パッター蒸着して厚さ２〜５μｍの焦電体３１を形成し
た。なお、導電領域３６を形成する場所は予めマスクで
覆っておいて焦電体３１を形成するだめ、焦電体３１の
一部は焦電体がなく、基板の露出した部分、即ち基板露
出部３９が形成される。次に基板３２からの熱拡散によ
る感度低下を防止するために、電極３３よりやや大きめ
に基板３２をエツチングして中空部４２を形成し、まだ
、引き出し電極３５から基板表面に導電領域３８を介し
て電気的接続を図るために、基板３２をエツチングして
中空部４３を形成した。そして、焦電体３１側にはＮｉ
Ｃｒを蒸着して、導電領域３６と同時に電極別を形成し
て、電極３４と引き出し電極３５との間の電気的接続を
図り、基板３２側にはＡ２を蒸着して導電領域３７およ
び導電領域３８を形成し、それぞれ電極３４および引き
出し電極３５との電気的接続を基板側の表面に取り出し
た。そして、超音波ボンディングによって、リード線４
０および４１を形成した。上記方法で作製した赤外線検
出器を赤外線集光レンズと組み合わせた赤外線検出器に
対し、−５５Ｃ〜＋８５Ｃ１１００サイクルの熱衝撃試
験、２０ＧＯ−ｐの正弦波振動試験を行った結果、良好
な電気的接続が維持でき、雑音増加のない、極めて信頼
性の高い赤外線検出器が実現できた。本実施例において
も焦電体３１側に第５図と同様に赤外集光レンズを設け
ることができる。

発明の効果 以上のように本発明は焦電体の対向する両面に形成され
た電極からの信号取り出しを、焦電体の一方の面から取
り出すことを可能としたため、焦電体から、直接超音波
ボンディング等の堅固な金属接合でリード線を取り出す
ことを可能とし、急激な周囲環境の変化あるいは振動等
に対し、堅固な電気的接続を維持し、雑音発生を抑えた
、極めて信頼性の高い赤外線検出器を提供することがで
き、特に赤外線集光レンズと組み合わせた場合は顕著な
効果がみられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の焦電型赤外線検出器の１実施例を示す
断面図、第２図は本発明の焦電型赤外線検出器の他の実
施例を示す断面図、第３図及び第４図は本発明の焦電型
赤外線検出器の他の実施例を示す平面図及び断面図、第
５図及び第６図は従来の焦電型赤外線検出器の断面図及
び平面図、第７図は他の従来の焦電型赤外線検出器の断
面図である。 １．２１．３１．５１．７１・・・焦電体、２．３．２
３．２４．３人３４．５２．５３．７２．７４・・・電
極、４．２６．３６．３７．３８・・・導電領域、２２
．３２・・・基板、５６．７５・・・赤外線集光レンズ
。 代理人の氏名　弁理士　　中　尾　敏　男　　ほか１名
第１図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）焦電体と、焦電体の両面に形成された電極と、焦
   電体を貫通して一方の面から他方の面に形成された導電
   領域を有し、前記導電領域が一方の電極に接続されたこ
   とを特徴とする焦電型赤外線検出器。
2. （２）中央部が中空の基板上に焦電体が保持され、一方
   の電極が中空部内に形成されている特許請求の範囲第１
   項記載の焦電型赤外線検出器。
3. （３）焦電体を支える基板を貫通して導電領域が形成さ
   れ、焦電体の両面に形成された電極の一方と電気的に接
   続され、他方の電極は基板の中空部に形成された導電領
   域に接続されている特許請求の範囲第２項記載の焦電型
   赤外線検出器。
4. （４）焦電体の一方の側に赤外線集光レンズが形成され
   た特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれかに記載の
   焦電型赤外線検出器。