WO2010090188A1

WO2010090188A1 - 輻射センサおよびその製造方法

Info

Publication number: WO2010090188A1
Application number: PCT/JP2010/051442
Authority: WO
Inventors: 武内山; 松雄岸; 正隆新荻; 亮平神谷
Original assignee: セイコーインスツル株式会社
Priority date: 2009-02-04
Filing date: 2010-02-02
Publication date: 2010-08-12

Abstract

　この輻射センサは、電気的に絶縁性を有するフィルムと、前記フィルムの少なくとも一方の面側に配置された温感素子とを備える。前記フィルムは、樹脂を主成分とする材料で構成され、前記温感素子の一部または全体が前記フィルムに埋没している。

Description

輻射センサおよびその製造方法

　本発明は、赤外線等の輻射を検出するための温感素子を搭載した輻射センサとその製造方法とに関する。
　本願は２００９年２月４日に日本に出願された特願２００９－２４０４１に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

　従来より、赤外線等の輻射を検出する輻射センサは、焦電型や、ボロメータ型、サーモパイル型等に大別される。これら輻射センサは、基本的なセンサ構造はほぼ同一であり、赤外線の輻射を検出する温感素子での検出原理の違いによって大別されている。

　これら輻射センサのうち、サーモパイル型輻射センサは、異なる２種類の導電性材料を接合することにより構成された熱電対（温感素子）を有し、受光領域で受光した輻射を熱に変換し、この熱を熱電対により発生する起電力により電気信号に変換して外部に取り出すようになっている。また、熱電対のうち、熱を検出する第１の接点は、熱容量が小さく、且つ、熱伝導性が低い材料からなるフィルム状の構造体の表面に形成されており、受光した輻射を熱に変換し、第２の接点との間にできるだけ大きな温度差を高速で発生させうるようになっている。一方、第２の接点は、第１の接点で得た熱を効率よく放熱するためにバルク材の表面に形成されている。なお、サーモパイル型輻射センサでは、出力電圧を上げるために上述した熱電対が複数直列に接続されている。

　このような構造を有するセンサの例として、単結晶シリコンからなる基板を基本構造体とし、このシリコン基板表面に形成されたシリコン窒化膜やシリコン酸化膜等のシリコン化合物薄膜を絶縁性フィルムとするセンサが知られている（例えば、特許文献１参照）。このようなセンサを製造する場合、まずシリコン基板表面にシリコン化合物薄膜からなる絶縁性層を形成するとともに、絶縁性層表面に熱電対を形成し、熱電対の第１の接点となる部分の絶縁性層直下のシリコン基板を裏面側からエッチングにより除去する。これにより、シリコン化合物薄膜の外周部分がシリコン基板で支持されたメンブレン構造のセンサが形成される。このメンブレン構造のセンサでは、第１の接点となる部分の熱容量を小さくし、且つ、第２の接点となる部分との熱絶縁を図ることができると考えられる。

日本国特許第３５９４９２３号公報日本国特開２００４－１６３４０７号公報

　上述したシリコン基板を基本構造体とするセンサでは、シリコン化合物薄膜からなる絶縁性層をシリコン基板表面に形成するために、ＣＶＤ法とよばれる化学気相成長法を用いる。しかしながら、この方法では引火性や毒性が高い特殊なガスを使用すると同時に、非常に高価な装置を使用する。さらに、このシリコン化合物薄膜を自立したフィルム構造とする工程は非常に複雑、且つ、高価な設備を使用する。
　また、シリコン化合物薄膜の熱伝導率は、樹脂等の熱伝導率に比べ大きな値であるため、センサの受光領域に配置された熱電対の第１の接点と、放熱領域となるシリコン基板上に配置された第２の接点との間に大きな温度差を作りにくいという課題があった。

　また、熱電対として金属薄膜を用いる場合、シリコン化合物薄膜表面にスパッタリング等の真空成膜技術を使用して成膜するのが一般的であり、その後、成膜した金属薄膜を薬液によりフォトエッチングしてパターン化する。具体的には、まず金属薄膜上にレジスト層を形成し、フォトリソグラフィ技術を用いて露光・現像することで、金属薄膜における熱電対として残したい部分にレジストパターンを形成する。その後、レジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことで、レジストパターンでマスクされた領域以外の領域の金属薄膜を除去する。この場合、エッチングの薬液がレジストパターンでマスクされた金属薄膜の側面から入り込んでサイドエッチング等が起こる虞がある。そのため、配線の幅や微細化の度合には限界があった。その結果、熱電対の対数を多くすることができず、温度差による起電力を大きくすることができなくなり、結果として検出感度を高くすることができなかった。

　さらに、上述した特許文献１の構成では、シリコン化合物薄膜上に熱電対等の温感素子を形成することで、センサ基板表面には凹凸ができ、表面積が増加する。そのため、大気への放熱量が多くなり、熱絶縁性が低下する。

　また、シリコン化合物薄膜が外周部分においてシリコンに支持されたメンブレン部分を有するメンブレン構造を採用しているため、メンブレン部分には、熱や歪みによって応力が集中する。そのため、シリコン化合物薄膜の強度を確保するためには、薄型化に限界がある。
　そこで、例えば特許文献２には、メンブレン部分における応力集中が発生する部位を回避領域として設定し、この回避領域を避けるように熱電対を配置する構成が開示されている。

　しかしながら、上述した特許文献２の構成では、メンブレン部分における一部の領域に作用する応力のみしか回避することができず、メンブレン部分全体の応力緩和を実現することは難しく、シリコン化合物薄膜の薄型化は相変わらず難しいのが現状である。

　本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、熱伝導が小さく、且つ、熱電対の対数を多くし、検出感度の向上を図ることができる輻射センサとその製造方法を提供することを目的とする。

　本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
（１）本発明に係る輻射センサは、電気的に絶縁性を有するフィルムと；前記フィルムの少なくとも一方の面側に配置された温感素子と；を備えた輻射センサであって、前記フィルムが、樹脂を主成分とする材料で構成され；前記温感素子の一部または全体が、前記フィルムに埋没している。

　この発明によれば、輻射センサのうち受光部（温感素子の形成領域）が、熱伝導率の低い樹脂のフィルムで構成されているので、温感素子とそれ以外の領域とでの温度差を大きく取ることができる。そのため、輻射センサの感度をより大きくすることができる。
　しかも、この発明の構成によれば、温感素子がフィルムに埋没されているため、この埋没部分のフィルムの表面は平坦面となる。そのため、受光部の温度均一性が高まり、安定的な出力を与えることができる輻射センサを提供できる。さらに、フィルムの凹凸による放熱が最小化できるため、さらに感度を向上させることができる。

（２）上記（１）に記載の輻射センサでは、前記温感素子が、２種類の膜状材料が接合されてなる複数対の膜状熱電対が、前記フィルムの面方向に沿って交互に直列に接合されてなり；前記複数対の膜状熱電対のうち、第１の膜状熱電対における第１の膜状材料の一端側と、前記第１の膜状熱電対における第２の膜状材料の一端側とが接続された第１の接点が、前記フィルムの中央部に配置される一方、前記第１の膜状熱電対における前記第１の膜状材料の他端側と、前記第１の膜状熱電対に隣接する第２の膜状熱電対における前記第２の膜状材料の他端側とが接続された第２の接点が、前記フィルムの外周部分に配置されている；構成を採用してもよい。
　この発明の輻射センサをサーモパイル型輻射センサに適用することで、受光により温度上昇が生ずる膜状熱電対の第１の接点とこれと対をなす第２の接点との間の温度差を大きく取ることができるため、出力電圧をより大きくすることができる。また膜状熱電対が樹脂フィルムに埋没しているので、受光部（膜状熱電対の周辺）の温度均一性が高まり、安定的な出力を与えることができるサーモパイル型輻射センサを提供できる。

（３）上記（２）に記載の輻射センサでは、前記膜状熱電対を構成する前記膜状異種材料のうち、少なくとも一方がめっき法により析出される材料であってもよい。
　この発明によれば、サーモパイル型の輻射センサを構成する膜状熱電対のうち少なくとも一方がめっき法により析出される材料であることから、微細なフォトレジストパターンに対してアディティブ法を採用でき、微細な熱電対とすることができる。その結果、対数が多く、出力電圧が大きいサーモパイル型輻射センサを提供できる。

（４）上記（３）に記載の輻射センサでは、前記めっき法により析出される材料が、ニッケル、金、白金、ロジウム、鉄、パラジウム、銅から選ばれる材料、またはこれらから選ばれる材料を主成分とする材料であってもよい。
　この発明によれば、上述した材料により膜状熱電対を形成することで、めっき法により微細なパターンの膜状熱電対を形成することができる。

（５）上記（３）に記載の輻射センサでは、前記めっき法により析出される材料が、ビスマスまたはアンチモンを含む化合物であってもよい。
　この発明によれば、薄膜状熱電対材料として熱起電力が大きく、熱伝導率が小さな材料であるビスマスまたはアンチモンを含む化合物を採用しているので、大きな出力電圧を有するサーモパイル型輻射センサを提供できる。

（６）上記（１）に記載の輻射センサでは、前記温感素子が、温度変化によって抵抗値が変化するボロメータ素子からなるものとしてもよい。
　この発明の輻射センサをボロメータに適用することで、ボロメータ素子での温度変化を高精度に検出することができる。そのため、ボロメータ素子の抵抗値の変化をより大きくすることができる。またボロメータ素子がフィルムに埋没しているので、ボロメータ素子周辺の温度均一性が高まり、安定的な出力を与えることが可能なボロメータを提供できる。

（７）上記（１）～（６）の何れか１項に記載の輻射センサでは、前記フィルムの他方の面における外周部分に、台座部が形成されていてもよい。
　この発明によれば、輻射センサが台座部を介して配線基板等に実装されることになるので、温感素子が配線基板等に対して離間配置されることになる。そのため、温感素子の熱絶縁性を確保することができる。

（８）上記（７）に記載の輻射センサでは、前記台座部が、めっき法により析出される金属からなるものとしてもよい。
　この発明によれば、例えば温感素子に膜状熱電対を採用した場合には、温度上昇を極力避ける必要がある膜状熱電対の第２の接点から台座部を伝って熱が放熱され易くなる。そのため、第２の接点の温度上昇を防ぐことができるので、第１の接点と第２の接点との温度差が大きくなり、膜状熱電対の起電力を大きくすることができる。その結果、高出力の輻射センサを提供できる。

（９）上記（７）に記載の輻射センサでは、前記フィルムに、前記温感素子を外部に電気的接続する接続用端子部が、前記温感素子の端部から連続的に形成されていてもよい。
　この発明によれば、ワイヤボンディングや導電性物質で外部に電気的接続するための接続用端子部を、温感素子と同じ材料を用いて連続的に構成することで、温感素子の形成工程と同時に接続用端子部を形成することができる。そのため、別途、接続用端子部を形成する必要が無い。その結果、実装面積を小さくすることができ、より小型の輻射センサを提供できる。

（１０）上記（９）に記載の輻射センサでは、前記接続用端子部を外部に電気的接続するコンタクト電極が、前記接続用端子部から前記フィルムの前記他方の面側に引き出されていてもよい。
　この発明によれば、接続用端子部を外部に接続するコンタクト電極を形成することで、フェースダウン実装が容易になり、実装自由度の向上を図ることができる。

（１１）上記（９）に記載の輻射センサでは、前記コンタクト電極と前記台座部とが一体的に形成されていてもよい。
　この発明によれば、コンタクト電極と台座部とを別体で形成する場合に比べてコンタクト電極を拡大することができるので、コンタクト電極の電気抵抗を低減させて温感素子と配線基板との間の電気的ロスを低減することができる。

（１２）上記（９）に記載の輻射センサでは、前記台座部が実装されるとともに、前記温感素子に電気的接続される配線パターンが形成された配線基板をさらに備え；前記配線基板における前記温感素子と重なる領域に、前記配線基板を貫通する貫通孔が形成されている；構成を採用してもよい。
　この発明によれば、配線基板に貫通孔を形成することで、温感素子の両面側から赤外線等を受光することができる。しかも、配線基板における温感素子と重なる領域を貫通孔として開放することで、温感素子と外部との熱絶縁性を確保することができる。これにより、台座部やコンタクト電極を、フィルムと配線基板とが接触しない範囲で可能な限り薄く形成することができるため、輻射センサの更なる薄型化を図ることができる。また、台座部をめっき法等で形成する場合に、台座部の製造時間を短縮することができる。

（１３）上記（１２）に記載の輻射センサは、前記配線基板に、前記貫通孔を覆うように配置され、前記温感素子に赤外線を集光させる集光レンズが設けられている構成を採用してもよい。
　この発明によれば、集光レンズに入射した赤外線を温感素子に向けて集光することができるため、赤外線を広範囲に亘って受光することができ、輻射センサの感度を向上させることができる。

（１４）上記（１２）に記載の輻射センサでは、前記配線基板に、前記貫通孔を覆うように配置され、前記温感素子に入射する赤外線のみを透過させる赤外窓が設けられている構成を採用してもよい。
　この発明によれば、赤外線のみを透過させることができるので、温感素子によって赤外線に起因する温度変化を正確に検出することができる。

（１５）上記（１２）に記載の輻射センサでは、前記配線基板に、前記貫通孔のみから前記温感素子が露出するように前記温感素子を覆うケースが設けられていてもよい。
　この発明によれば、温感素子がケースに封止されているため、配線基板の貫通孔からのみ赤外線が入射することになる。すなわち、温感素子では、一方向のみからの赤外線しか受光しないため、特定方向から入射する赤外線を高精度に検出することができる。

（１６）上記（１）に記載の輻射センサでは、前記フィルムにおける前記温感素子と重なる領域に赤外吸収膜が配置されていてもよい。
　この発明によれば、被測定物から照射される赤外線が赤外吸収膜によって吸収されることになる。そのため、赤外吸収膜で吸収した赤外線によって、温感素子を速やかに温度上昇させることができる。これにより、温感素子の感度をさらに向上させることができる。

（１７）本発明に係る輻射センサの製造方法は、基板上に、温感素子を形成する温感素子形成工程と；前記温感素子を覆うように、電気的に絶縁性を有する樹脂を主成分とするフィルム層を形成するフィルム層形成工程と；前記基板から前記温感素子及び前記フィルム層からなる接合体を剥離する剥離工程と；を有する。
　この発明によれば、基板上に形成された温感素子上に樹脂を主成分とするフィルム層を形成することにより、温感素子をフィルム層内に埋没させることができる。次いで、基板からこれらの接合体を分離することにより、温感素子がフィルム層に埋没された輻射センサを製造することができる。

（１８）本発明に係る他の輻射センサの製造方法は、基板の一方の面に、剥離層を形成する剥離層形成工程と；前記剥離層上に温感素子を形成する温感素子形成工程と；前記温感素子を覆うように、電気的に絶縁性を有する樹脂を主成分とするフィルム層を形成するフィルム層形成工程と；前記温感素子及び前記フィルム層からなる接合体及び前記剥離層を、前記基板と前記剥離層との界面から分離する工程と；前記接合体から前記剥離層を除去する工程と；有する。
　この発明によれば、基板との分離が容易である剥離層を形成し、この剥離層上に形成された温感素子上にフィルム層を形成することにより、温感素子をフィルム層に埋没させることができる。次いで、接合体を剥離層と一体分離することで、基板から接合体を容易に分離することができる。その後、剥離層をエッチング等の手段により除去することにより、温感素子が樹脂製フィルムに埋没された輻射センサを製造することができる。

（１９）上記（１７）または（１８）に記載の輻射センサの製造方法は、前記フィルム層形成工程の後段に、前記フィルム層上に台座部を形成する台座部形成工程をさらに有してもよい。
　この発明によれば、輻射センサが台座部を介して配線基板等に実装されることになるので、温感素子が配線基板等に対して離間配置されることになる。そのため、温感素子の熱絶縁性を確保することができる。

（２０）上記（１７）に記載の輻射センサの製造方法では、前記温感素子工程が、膜状熱電対を構成する第１の材料からなる第１薄膜パターンを形成する第１薄膜パターン形成工程と；前記膜状熱電対を構成する第２の材料からなる第２薄膜パターンを形成する第１薄膜パターン形成工程と；を有してもよい。
　この発明によれば、膜状熱電対がフィルム層に埋没されたサーモパイル型輻射センサを製造することができる。

（２１）上記（２０）に記載の輻射センサの製造方法では、前記温感素子形成工程が、前記第１薄膜パターン及び前記第２薄膜パターンのうち、少なくとも一方がフォトレジスト膜によりパターンが形成された開口部にめっき法により形成されるめっき工程を含んでもよい。
　この発明によれば、温感素子をフォトレジスト等によりパターニングされた開口部にめっき法、すなわち、アディティブ法と呼ばれる手法により形成することで、非常に微細かつ高密度な温感素子を形成することができる。これにより、例えば温感素子に膜状熱電対を採用した場合には、単位面積当たりの熱電対数を非常に多くすることができ、非常に多くの対数を直列に配置・配線された膜状熱電対を形成できる。その結果、出力電圧が大きく小型のサーモパイル型輻射センサが製造される。

　本発明によれば、温感素子の少なくとも一部が樹脂フィルムに埋没されることにより性能が向上されたサーモパイル型輻射センサとその製造方法を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係るサーモパイル型輻射センサをサーモパイル形成面方向から示す平面図である。図１ＡにおけるＡ－Ａに沿う断面図である。発明の第１実施形態に係るサーモパイル型輻射センサを作製するための工程のうち、剥離層を形成する工程を示す説明図である。発明の第１実施形態に係るサーモパイル型輻射センサを作製するための工程のうち、剥離層を形成する工程を示す説明図である。本発明の第１実施形態に係るサーモパイル型輻射センサを作製するための工程のうち、膜状熱電対を構成する第１の材料からなる薄膜パターンを形成する工程を示す説明図である。本発明の第１実施形態に係るサーモパイル型輻射センサを作製するための工程のうち、膜状熱電対を構成する第１の材料からなる薄膜パターンを形成する工程を示す説明図である。本発明の第１実施形態に係るサーモパイル型輻射センサを作製するための工程のうち、膜状熱電対を構成する第１の材料からなる薄膜パターンを形成する工程を示す説明図である。本発明の第１実施形態に係るサーモパイル型輻射センサを作製するための工程のうち、膜状熱電対を構成する第２の材料からなる薄膜パターンを形成する工程を示す説明図である。本発明の第１実施形態に係るサーモパイル型輻射センサを作製するための工程のうち、膜状熱電対を構成する第２の材料からなる薄膜パターンを形成する工程を示す説明図である。本発明の第１実施形態に係るサーモパイル型輻射センサを作製するための工程のうち、膜状熱電対を構成する第２の材料からなる薄膜パターンを形成する工程を示す説明図である。本発明の第１実施形態に係るサーモパイル型輻射センサを作製するための工程のうち、受光部等を構成することとなる電気的に絶縁性を有する樹脂を主成分とする層を形成する工程を示す説明図である。本発明の第１実施形態に係るサーモパイル型輻射センサを作製するための工程のうち、受光部等を構成することとなる電気的に絶縁性を有する樹脂を主成分とする層を形成する工程を示す説明図である。本発明の第１実施形態に係るサーモパイル型輻射センサを作製するための工程のうち、膜状熱電対の第２の接点からの熱を放熱し、第２の接点の温度を一定に保つための金属部を形成する工程示す説明図である。本発明の第１実施形態に係るサーモパイル型輻射センサを作製するための工程のうち、膜状熱電対の第２の接点からの熱を放熱し、第２の接点の温度を一定に保つための金属部を形成する工程示す説明図である。本発明の第１実施形態に係るサーモパイル型輻射センサを作製するための工程のうち、膜状熱電対の第２の接点からの熱を放熱し、第２の接点の温度を一定に保つための金属部を形成する工程示す説明図である。本発明の第１実施形態に係るサーモパイル型輻射センサを作製するための工程のうち、膜状熱電対の第２の接点からの熱を放熱し、第２の接点の温度を一定に保つための金属部を形成する工程示す説明図である。本発明の第１実施形態に係るサーモパイル型輻射センサを作製するための工程のうち、膜状熱電対の第２の接点からの熱を放熱し、第２の接点の温度を一定に保つための金属部を形成する工程示す説明図である。本発明の第１実施形態に係るサーモパイル型輻射センサを作製するための工程のうち、基板と剥離層を引き剥がす工程と剥離層を除去する工程を示す説明図である。本発明の第１実施形態に係るサーモパイル型輻射センサを作製するための工程のうち、基板と剥離層を引き剥がす工程と剥離層を除去する工程を示す説明図である。本発明の第１実施形態に係るサーモパイル型輻射センサを作製するための工程のうち、基板と剥離層を引き剥がす工程と剥離層を除去する工程を示す説明図である。本発明の第１実施形態に係るサーモパイル型輻射センサを作製するための工程のうち、基板と剥離層を引き剥がす工程と剥離層を除去する工程を示す説明図である。第２実施形態に係るサーモパイル型輻射センサをサーモパイル形成面方向から示す平面図である。図８ＡにおけるＢ－Ｂに沿う断面図である。本発明の第２実施形態に係るサーモパイル型輻射センサを作製するための工程のうち、剥離層を形成する工程を示す説明図である。本発明の第２実施形態に係るサーモパイル型輻射センサを作製するための工程のうち、剥離層を形成する工程を示す説明図である。本発明の第２実施形態に係るサーモパイル型輻射センサを作製するための工程のうち、出力電極と接続層を形成する工程を示す説明図である。本発明の第２実施形態に係るサーモパイル型輻射センサを作製するための工程のうち、出力電極と接続層を形成する工程を示す説明図である。本発明の第２実施形態に係るサーモパイル型輻射センサを作製するための工程のうち、出力電極と接続層を形成する工程を示す説明図である。本発明の第２実施形態に係るサーモパイル型輻射センサを作製するための工程のうち、膜状熱電対を構成する第１の材料からなる薄膜パターンを形成する工程を示す説明図である。本発明の第２実施形態に係るサーモパイル型輻射センサを作製するための工程のうち、膜状熱電対を構成する第１の材料からなる薄膜パターンを形成する工程を示す説明図である。本発明の第２実施形態に係るサーモパイル型輻射センサを作製するための工程のうち、膜状熱電対を構成する第１の材料からなる薄膜パターンを形成する工程を示す説明図である。本発明の第２実施形態に係るサーモパイル型輻射センサを作製するための工程のうち、膜状熱電対を構成する第２の材料からなる薄膜パターンを形成する工程を示す説明図である。本発明の第２実施形態に係るサーモパイル型輻射センサを作製するための工程のうち、膜状熱電対を構成する第２の材料からなる薄膜パターンを形成する工程を示す説明図である。本発明の第２実施形態に係るサーモパイル型輻射センサを作製するための工程のうち、膜状熱電対を構成する第２の材料からなる薄膜パターンを形成する工程を示す説明図である。本発明の第３実施形態の輻射センサを示す平面図である。本発明の第４実施形態における輻射センサの形成面方向を示す平面図である。図１４ＡのＣ－Ｃ線に沿う断面図である。本発明の第４実施形態における他の構成を示す断面図である。本発明の第５実施形態における輻射センサの形成面方向を示す平面図である。図１６ＡのＤ－Ｄ線に沿う断面図である。本発明の第５実施形態に係るサーモパイル型輻射センサを作製するための工程のうち、絶縁性フィルムを形成する工程を示している。本発明の第５実施形態に係るサーモパイル型輻射センサを作製するための工程のうち、絶縁性フィルムを形成する工程を示している。本発明の第５実施形態に係るサーモパイル型輻射センサを作製するための工程のうち、台座部及びコンタクト電極を形成する工程を示している。本発明の第５実施形態に係るサーモパイル型輻射センサを作製するための工程のうち、台座部及びコンタクト電極を形成する工程を示している。本発明の第５実施形態に係るサーモパイル型輻射センサを作製するための工程のうち、台座部及びコンタクト電極を形成する工程を示している。本発明の第５実施形態に係るサーモパイル型輻射センサを作製するための工程のうち、台座部及びコンタクト電極を形成する工程を示している。輻射センサの他の構成を示す平面図である。図１９ＡのＥ－Ｅ線に沿う断面図である。第６実施形態の輻射センサの形成面方向を示す平面図である。図２０ＡのＦ－Ｆ線に沿う断面図である。第７実施形態の輻射センサの形成面方向を示す平面図である。図２１Ａの断面図である。本発明の第７実施形態における輻射センサの他の構成を示す断面図である。本発明の第８実施形態の輻射センサを示す断面図である。

（第１実施形態）
　本発明に係る第１実施形態について、図面に基づいて説明する。
　（サーモパイル型輻射センサ）
　図１Ａは、本発明の第１実施形態であるサーモパイル型輻射センサをサーモパイル形成面方向から示したものであり、図１Ｂは、図１ＡにおけるＡ－Ａに沿う断面を表す図面である。
　図１Ａ，図１Ｂに示すように、サーモパイル型輻射センサ１は、絶縁性フィルム（フィルム）２と、第１の薄膜状熱電対材料３及び第２の薄膜状熱電対材料４が対となって構成された複数の膜状熱電対２０と、台座部５とを有し、膜状熱電対２０は絶縁性フィルム２の中に埋没している。

　台座部５は、中央に貫通孔５ａを有する矩形枠型形状のものであり、その一方側の開口縁を覆うように絶縁性フィルム２が形成されている。なお、台座部５は、導電層２５上にニッケルめっき層２７が形成されたものである。
　絶縁性フィルム２は、電気的に絶縁性を有する樹脂を主成分とする材料（例えば、紫外線硬化型のエポキシ系フォトレジスト）で構成された平面視（厚さ方向から見て）矩形状のものである。絶縁性フィルム２は、その外周側において台座部５に支持された放熱部８と、中央部において台座部５に架け渡されるとともに、赤外線の輻射を受光する受光部６とを構成している。すなわち、本実施形態のサーモパイル型輻射センサ１は、絶縁性フィルム２の外周部分が台座部５に支持されたメンブレン構造をとっている。

　また、複数対の膜状熱電対２０は、第１の薄膜状熱電対材料３及び第２の薄膜状熱電対材料４が交互に直列接続されることでサーモパイルを構成している。具体的に、各膜状熱電対２０は、一の膜状熱電対２０における第１の薄膜状熱電対材料３の一端側と、一の膜状熱電対２０における第２の薄膜状熱電対材料４の一端側とが接続された第１の接点７が絶縁性フィルム２の受光部６上に配置される一方、一の膜状熱電対２０における第１の薄膜状熱電対材料３の他端側と、一の膜状熱電対２０に隣接する膜状熱電対２０における第２の薄膜状熱電対材料４の他端側とが接続された第２の接点９が絶縁性フィルム２の放熱部８上に配置されている。すなわち、本実施形態では、複数対の第１の薄膜状熱電対材料３及び第２の薄膜状熱電対材料４が、絶縁性フィルム２の周方向に沿って受光部６と放熱部８との間を蛇行するように交互に配列されている。これにより、複数の膜状熱電対２０が直列接続された状態で絶縁性フィルム２内に埋没されている。

　そして、複数の膜状熱電対２０の最終端（絶縁性フィルム２の周方向両側に配置された膜状熱電対２０のうち、一方側の膜状熱電対２０における第１の薄膜状熱電対材料３、及び他方側の膜状熱電対２０における第２の薄膜状熱電対材料４の他端側）には、それぞれ出力電極（接続用端子部）１０に接続されており、膜状熱電対２０に発生する電圧は、最終端である出力電極１０にて取り出されるようになっている。なお、出力電極１０は、上述した第１の薄膜状熱電対材料３と同じ材料により構成され、出力電極１０の直下（台座部５側）には、第２の薄膜状熱電対材料４と同じ材料からなる補強層２１が形成されている。そして、各出力電極１０も、上述した絶縁性フィルム２内に埋没されている。この場合、絶縁性フィルム２の表面と各膜状熱電対２０及び出力電極１０の表面とは面一に形成されている。

　（サーモパイル型輻射センサの製造方法）
　次に、このような構成からなるサーモパイル型輻射センサ１の製造方法について説明する。図２から図７は、サーモパイル型輻射センサの製造方法を示す工程図である。
　図２Ａ，図２Ｂは剥離層１３を形成する工程を示めしている（剥離層形成工程）。
　まず図２Ａに示すシリコンウエハからなる基板１２を用意する。なお、基板１２の材料は、シリコンに限らず、金属、ガラス、セラミックス等を用いることが可能である。図２Ｂに示すように、基板１２上に基板１２から容易に引き剥がすことができる剥離層１３として、銅薄膜等を真空蒸着法により２μｍ形成する。

　図３Ａ～図３Ｃは、第１の薄膜状熱電対材料３及び出力電極１０を構成する第１の材料からなる第１薄膜パターンを形成する工程を示している（第１薄膜パターン形成工程）。
　図３Ａに示すように、ポジ型フォトレジスト等により、第１の薄膜状熱電対材料３及び出力電極１０と同じパターンの開口部１４ａを有するレジスト層１４を形成する。次いで、図３Ｂに示すように、電気めっき法により開口部１４ａに０．０５μｍの厚みを有する金めっき層１５を形成する。その後、図３Ｃに示すように、レジスト層１４を剥離することにより、金等からなる第１の薄膜状熱電対材料３及び出力電極１０（表面層）を形成する。

　図４Ａ～図４Ｃは、第２の薄膜状熱電対材料４及び出力電極１０の補強層２１を構成する第２の材料からなる薄膜パターンを形成する工程を示している（第２薄膜パターン形成工程）。
　図４Ａに示すように、ポジ型フォトレジスト等により、第２の薄膜状熱電対材料４及び出力電極１０と同じパターンの開口部１８ａを有するレジスト層１８を形成する。次いで、図４Ｂに示すように、電気めっき法により開口部１８ａに０．０５μｍの厚みを有するニッケルめっき層１９を形成する。その後、図４Ｃに示すように、レジスト層１８を剥離することにより、ニッケルからなる第２の薄膜状熱電対材料４と出力電極１０の補強層２１、さらに、第１の薄膜状熱電対材料３及び第２の薄膜状熱電対材料４の熱電対接点である第１の接点７（図１Ａ参照）及び第２の接点９を形成する。なお、膜状熱電対２０を電気めっき法により形成する場合、ニッケルめっきに限らず、金、白金、ロジウム、鉄、パラジウム、銅から選ばれる材料または、これらから選ばれる材料を主成分とする材料等を用いることが可能である。

　このように、膜状熱電対２０を電気めっき法により析出することで、スパッタリング等の真空成膜技術を用いて成膜する場合と異なり、成膜後にエッチングを施す必要がないので、上述したように成膜後の膜状熱電対２０がサイドエッチングされる虞がない。すなわち、微細なフォトレジストパターン（開口部１４ａ，１８ａ）が形成されたレジスト層１４，１８に対してアディティブ法を採用でき、微細な膜状熱電対２０とすることができるので、対数が多く、出力電圧が大きいサーモパイル型輻射センサ１を提供できる。
　さらに、膜状熱電対２０と同じ材料を用いて出力電極１０を構成することで、膜状熱電対２０の形成工程と同時に出力電極１０を形成することができる。よって、サーモパイル型輻射センサ１を後述する配線基板に実装する際、出力電極１０と配線基板の電極パッドとをワイヤボンディングや導電性物質で電気的に接続するために、別途、出力電極を形成する必要が無い。そのため、実装面積を小さくすることができ、小型のサーモパイル型輻射センサ１を提供できる。

　図５Ａ，図５Ｂは、受光部６及び放熱部８等を構成することとなる絶縁性フィルム２を形成する工程を示している（フィルム層形成工程）。
　図５Ａに示すように、紫外線硬化型のエポキシ系フォトレジスト層（フィルム層）２３をスピンコート法により厚みが３μｍとなるように塗布する。その後、図５Ｂに示すように、フォトレジスト層２３に対して露光・現像を行うことによりセンサの平面視外形となるようにパターニングし、絶縁性フィルム２を形成する。このとき、金からなる薄膜状熱電対材料３，４及び出力電極１０は、絶縁性フィルム２内に埋没することとなる。なお、絶縁性フィルム２はポリイミド等を用いても構わない。

　図６Ａ～図６Ｅは、膜状熱電対２０の第２の接点９からの熱を放熱し、第２の接点９の温度を一定に保つための台座部５を形成する工程を示している（台座部形成工程）。
　図６Ａに示すように、スパッタリング等によりクロム、銅薄膜を順次形成することにより絶縁性フィルム２上に導電層２５を形成する。次に、図６Ｂに示すように、導電層２５上にドライフィルムフォトレジストにより台座部５となる部分に開口部２６ａを有するレジスト層２６を形成する。そして、図６Ｃに示すように、導電層２５を利用して、電気めっき法により３０μｍの厚みを有するニッケルめっき層２７を形成した後、図６Ｄに示すように、レジスト層２６を剥離する。次いで、図６Ｅに示すように、ニッケルめっき層２７をマスキング層として、導電層２５のうち不要な部分をエッチングにより除去することにより、台座部５を形成する。これにより、絶縁性フィルム２内に複数の膜状熱電対２０及び出力電極１０と台座部５とを有するセンサ本体部が剥離層１３上に形成される。

　図７Ａ～図７Ｄは、基板１２と剥離層１３の界面からセンサ本体部を引き剥がす工程と、剥離層１３をエッチングにより除去する工程を示している（剥離工程）。
　図７Ａ，図７Ｂに示すように、絶縁性フィルム２の開口している部分（外側部分）から剥離層１３の一部をエッチングにより除去する。次いで、図７Ｃに示すように、基板１２を剥離層１３との界面で引き剥がし、さらに、図７Ｄに示すように、エッチングにより剥離層１３を除去することにより、膜状熱電対２０及び出力電極１０が絶縁性フィルム２に埋没したサーモパイル型輻射センサ１が作製される。

　以上のように作製されたサーモパイル型輻射センサ１は、第１の接点７が配置された受光部６と、第２の接点９が配置された放熱部８とが熱伝導率の低いエポキシ樹脂等からなる絶縁性フィルム２であることから、第１の接点７と第２の接点９との間に大きな温度差を作ることができる。これにより、出力電圧をより高くすることができる。同時に、膜状熱電対２０や出力電極１０が絶縁性フィルム２に埋没されているため、絶縁性フィルム２の表面は平坦面となる。そのため、受光部６の温度均一性が高まり、安定的な出力を与えることができるサーモパイル型輻射センサ１を提供できる。さらに、絶縁性フィルム２の凹凸による放熱が最小化できるため、さらに感度を向上させることができる。

　また、台座部５を金属材料で形成することで、絶縁性フィルム２の放熱部８が絶縁性フィルム２に対して十分熱伝導性が良い台座部５に支持されることになる。その結果、温度上昇を極力避ける必要がある膜状熱電対２０の第２の接点９から台座部５を伝って熱が放熱され易くなるため、第２の接点９の放熱効果が高まる。これにより、第２の接点９の温度上昇を防ぐことができるので、第１の接点７と第２の接点９との温度差を大きくすることができ、膜状熱電対２０の起電力を大きくすることができる。その結果、大きな出力を有するサーモパイル型輻射センサ１を提供できる。

　さらに、本実施形態のサーモパイル型輻射センサ１では、樹脂を主成分とする絶縁性フィルム２によってメンブレン構造を形成しているため、従来のシリコン化合物薄膜に比べて延性が高い。これにより、絶縁性フィルム２に作用する熱や歪みによる応力を緩和することができる。その結果、絶縁性フィルム２を従来よりも薄く形成することができ、サーモパイル型輻射センサ１の小型化を図ることができる。
　しかも、本実施形態の絶縁性フィルム２は、フォトレジスト層２３をスピンコート法により塗布した後、フォトリソグラフィ技術を用いて露光・現像行なうことで形成することができるので、従来のようにシリコン化合物薄膜からなる絶縁性層をＣＶＤ法等により形成する場合に比べて、簡単に形成することができる。また、絶縁性フィルム２を形成するために、高価な設備や特殊なガス等を用いることもないので、設備コストの低減も図ることができる。

（第２実施形態）
　本発明に係る第２実施形態について、図面に基づいて説明する。
　（サーモパイル型輻射センサ）
　図８Ａは、第２実施形態におけるサーモパイル型輻射センサをサーモパイル形成面方向から示したものであり、図８Ｂは、図８ＡにおけるＢ－Ｂに沿う断面を表す図面である。
　図８Ａ，図８Ｂに示すように、第２実施形態のサーモパイル型輻射センサ３０は、絶縁性フィルム３１と、第１の薄膜状熱電対材料３２と、第２の薄膜状熱電対材料３３と、第１の薄膜状熱電対材料３２と第２の薄膜状熱電対材料３３とを接合するための第１の接続層３４及び第２の接続層３５と、第１の接続層３４及び第２の接続層３５と同じ材料からなる出力電極３６と、台座部３７とを有し、第１の薄膜状熱電対材料３２、第２の薄膜状熱電対材料３３、第１の接続層３４、第２の接続層３５及び出力電極３６は、絶縁性フィルム３１の中に埋没している。

　絶縁性フィルム３１は、上述した第１実施形態と同様の構成からなり、その外周側において台座部３７に支持された放熱部３９と、中央部において台座部３７に架け渡されるとともに、赤外線の輻射を受光する受光部３８とを構成している。なお、図示しないが台座部３７は、上述した第１実施形態と同様に、導電層上にめっき法によりニッケルめっき層が積層されてなる。

　また、第１の薄膜状熱電対材料３２及び第２の薄膜状熱電対材料３３は、受光部３８上に配置された第１の接続層３４と、放熱部３９上に配置された第２の接続層３５とによって接続されて膜状熱電対６１を構成している。具体的に、第１の薄膜状熱電対材料３２と第２の薄膜状熱電対材料３３が、第１の接続層３４及び第２の接続層３５間を交互に架け渡すように接続されることで、複数対の膜状熱電対６１が直列接続されサーモパイルを形成している。
　さらに、膜状熱電対６１に発生する電圧は、最終端から接続されている出力電極３６にて取り出されるようになっている。なお、出力電極３６は、第１の薄膜状熱電対材料３２と第２の薄膜状熱電対材料３３とは異なった材料から構成され、出力電極３６の直下には第１の薄膜状熱電対材料３２と同じ材料からなる補強層６５が形成されている。

　（サーモパイル型輻射センサの製造方法）
　次に、このような構成からなるサーモパイル型輻射センサ３０の製造方法について説明する。図９から図１２は、サーモパイル型輻射センサの製造方法を示す工程図である。
　図９Ａ，図９Ｂは、剥離層４１を形成する工程を示している。
　まず、図９Ａに示すステンレス等、電気伝導性を有する基板４０を用意し、図９Ｂに示すように、基板４０上に、剥離層４１として電気めっき法により厚み５μｍの銅めっき膜を形成する。なお、ステンレス（基板４０）表面には、非常に薄い不動態膜が形成されているため、この銅めっき膜は機械的に容易に剥離できる。

　図１０Ａ～図１０Ｃは、出力電極３６と第１の薄膜状熱電対材料３２と第２の薄膜状熱電対材料３３を膜状熱電対６１として接合するための接続層３４，３５を形成する工程を示している。
　まず、図１０Ａに示すように、剥離層４１の表面に出力電極３６と接続層３４，３５となるべき部分が開口部４２ａとなるように、ポジ型フォトレジスト等によりレジスト層４２を形成する。次いで、図１０Ｂに示すように、電気めっき法により出力電極３６及び接続層３４，３５の表面部分となるべき金めっき層４３を形成する。その後、図１０Ｃに示すように、レジスト層４２を剥離し、出力電極３６（表面層）及び接続層３４，３５を形成する。

　図１１Ａ～図１１Ｃは、第１の薄膜状熱電対材料３２を構成する第１薄膜パターンを形成する工程を示している。
　図１１Ａに示すように、ポジ型フォトレジスト等により第１の薄膜状熱電対材料３２と同じパターンの開口部４５ａを有するレジスト層４５を形成する。次いで、図１１Ｂに示すように、電気めっき法により開口部４５ａに０．０５μｍの厚みを有するニッケルめっき層４６を形成した後、図１１Ｃに示すように、レジスト層４５を剥離することにより、ニッケルからなる第１の薄膜状熱電対材料３２を形成すると同時に、接続層３４，３５及び一方の出力電極３６上にもニッケルめっき層４６を形成することにより、出力電極３６の補強層６５が形成されるとともに、接続層３４，３５間を掛け渡すように第１の薄膜状熱電対材料３２が形成される。

　図１２Ａ～図１２Ｃは、第２の薄膜状熱電対材料３３を形成する工程を示している。
　図１２Ａに示すように、ポジ型フォトレジスト等により第２の薄膜状熱電対材料３３と同じパターンの開口部５０ａを有するレジスト層５０を形成する。次いで、図１２Ｂに示すように、ビスマスとテルルを溶解した硝酸水溶液から、電気めっき法により開口部５０ａに０．５μｍの厚みを有するビスマスとテルルの化合物からなるめっき層５１を形成した後、レジスト層５０を剥離する。これにより、図１２Ｃに示すように、ビスマスとテルルからなる第２の薄膜状熱電対材料３３を形成する。

　この工程以降は、第１の実施の形態と同様の工程を通すことにより、図８Ａ，図８Ｂに示したサーモパイル型輻射センサ３０を製造することができる。
　この実施の形態では、第１の薄膜状熱電対材料３２として、電気めっきによるニッケルを用い、第２の薄膜状熱電対材料３３として、熱電対材料として代表的な材料であるビスマスとテルルの化合物を電気めっき法により形成したが、薄膜状の熱電対材料として、その他の材料も使用することも可能であり、特に電気めっき法によりアンチモンとテルルの化合物を、硝酸水溶液等を利用して析出し、薄膜状熱電対材料として用いれば、さらに、優れた性能の熱電対を形成することができる。このように、薄膜状熱電対材料として熱起電力が大きく、熱伝導率が小さな材料であるビスマスまたはアンチモンを含む化合物を採用することで、大きな出力電圧を有するサーモパイル型輻射センサ３０を提供できる。

（第３実施形態）
　次に、本発明の第３実施形態について説明する。図１３は、第３実施形態の輻射センサを示す平面図である。なお、本実施形態では、本発明の輻射センサをボロメータに採用する点で、上述した各実施形態と相違している。
　図１３に示すように、本実施形態のボロメータ１００は、矩形枠型の台座部１０５と、台座部１０５の一方の開口縁を覆うように配置された絶縁性フィルム１０２と、この絶縁性フィルム１０２内に埋設されたボロメータ素子（温感素子）１０３とを備えている。絶縁性フィルム１０２は、その外周側で台座部１０５に支持された放熱部１０８と、放熱部１０８を架け渡すとともに、ボロメータ素子１０３が埋設された受光部１０６とを備えている。

　ボロメータ素子１０３は、物質の抵抗値が温度によって変化する性質を利用した赤外線検出素子であり、例えば酸化バナジウム等のボロメータ材料により構成されている。そして、ボロメータ素子１０３は、受光部１０６上を蛇行するように形成されている。また、ボロメータ素子１０３の両端部は、放熱部１０８まで引き出されて一対の出力電極１１０にそれぞれ接続されている。そして、これらボロメータ素子１０３及び出力電極１１０は、絶縁性フィルム１０２の埋没されており、絶縁性フィルム１０２の表面とボロメータ素子１０３及び出力電極１１０の表面は面一に形成されている。

　本実施形態によれば、本発明の輻射センサをボロメータ１００に適用した場合であっても、上述した各実施形態と同様の効果を奏することができる。すなわち、本発明の輻射センサをボロメータ１００に適用することで、ボロメータ素子１０３での温度変化を高精度に検出することができる。そのため、ボロメータ素子１０３の抵抗値の変化をより大きくすることができ、感度を向上させることができる。またボロメータ素子１０３が絶縁性フィルム１０２に埋没しているので、ボロメータ素子１０３周辺の温度均一性が高まり、安定的な出力を与えることが可能なボロメータ１００を提供できる。なお、本実施形態のボロメータ１００は、上述した第１実施形態と同様の工程を経て製造することができる。

（第４実施形態）
　次に、本発明の第４実施形態について説明する。図１４Ａは、第４実施形態における輻射センサの平面図、図１４Ｂは図１４ＡのＣ－Ｃ線に沿う断面図である。なお、上述した各実施形態では、本発明の輻射センサをサーモパイル型輻射センサ１，３０や、ボロメータ１００に採用した場合について説明したが、本発明の輻射センサは、上述した各実施形態の赤外線センサを始め、光を熱輻射として検出するための輻射センサ全般に採用することができる。そのため、以下の説明では、膜状熱伝対やボロメータ素子等を含め、絶縁性フィルムに温感素子が埋設されたセンサ本体として説明する。
　具体的に、本実施形態のセンサ本体２００は、図１４Ａ，図１４Ｂに示すように、矩形枠型の台座部２０５と、台座部２０５の一方の開口縁を覆うように配置された絶縁性フィルム２０２と、この絶縁性フィルム２０２内に埋設された温感素子２０３とを備えている。絶縁性フィルム２０２は、その外周側で台座部２０５に支持された放熱部２０８と、放熱部２０８を架け渡すとともに、温感素子２０３及び出力電極２１０が埋設された受光部２０６とを備えている。なお、後に詳述するが、台座部２０５は、導電性２２５上にニッケルめっき層２２７がめっき法により形成されたものである（図１８Ｄ参照）。

　ここで、本実施形態のセンサ本体２００は、受光部２０６における温感素子２０３の形成面（表面２０２ａ）とは反対側の面（裏面２０２ｂ）上に、赤外吸収膜２２０が配置されている。この赤外吸収膜２２０は、黒色した金等の微粒子や、カーボン、酸化クロム等の黒色の金属酸化膜からなり、平面視で温感素子２０３を覆うように形成されている。すなわち、赤外吸収膜２２０は、絶縁性フィルム２０２の受光部２０６を間に挟んで温感素子２０３の反対側に形成されている。なお、本実施形態のセンサ本体２００は、上述した第１実施形態におけるサーモパイル型輻射センサ１と同様の製造工程を経て製造することができる。この場合、赤外吸収膜２２０は、上述した第１実施形態におけるサーモパイル型輻射センサ１の絶縁性フィルム２、または台座部５の形成後（図５，６参照）に蒸着等により形成することができる。

　本実施形態によれば、上述した実施形態と同様の効果を奏するとともに、受光部２０６に赤外吸収膜２２０が形成されているため、被測定物から照射される赤外線が赤外吸収膜２２０によって吸収されることになる。そのため、赤外吸収膜２２０で吸収した赤外線によって、温感素子２０３を速やかに温度上昇させることができる。これにより、センサ本体２００の感度をさらに向上させることができる。なお、上述した実施形態では、赤外吸収膜２２０が熱伝導率の低い絶縁性フィルム２０２の受光部２０６を間に挟んで温感素子２０３の反対側に形成されているが、受光部２０６の厚さは絶縁性フィルム２０２の面方向の長さに比べて十分に薄く形成されているため、赤外吸収膜２２０で吸収した熱は積極的に温感素子２０３まで伝達され、温感素子２０３を加熱することができる。

　なお、本実施形態の赤外吸収膜２２０は、受光部２０６の表面２０２ａ側に形成することも可能である。具体的に、図１５に示すセンサ本体２００は、受光部２０６上において温感素子２０３を覆うように絶縁膜２２１が形成され、この絶縁膜２２１を介して赤外吸収膜２２０が形成されている。この場合、赤外吸収膜２２０及び絶縁膜２２１は、上述した第１実施形態で説明した製造工程において、絶縁性フィルム２を剥離層１３から剥離した後に形成することができる。なお、赤外吸収膜２２０の材料に酸化クロム等の絶縁性を有する材料を用いる場合には、絶縁膜２２１を形成せずに、温感素子２０３上に赤外吸収膜２２０を直接形成する構成にしても構わない。

（第５実施形態）
　次に、本発明の第５実施形態について説明する。
　（輻射センサ）
　図１６Ａは第５実施形態の輻射センサの平面図、図１６Ｂは図１６ＡのＤ－Ｄ線に沿う断面図である。なお、以下の説明では上述した第４実施形態と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
　図１６Ａ，図１６Ｂに示すように、本実施形態の輻射センサ３００は、配線基板３０１にセンサ本体２００が実装されている。配線基板３０１は、ガラスエポキシ等からなり、表面には図示しない配線パターンと、配線パターンとセンサ本体２００とを電気的に接続する複数の電極パッド３０２と、グランド膜３０３とが形成されている。

　一方、センサ本体２００は、上述した第４実施形態とほぼ同一の構成からなり、絶縁性フィルム２０２における出力電極２１０の形成領域には、厚さ方向に貫通するスルーホール２３０が形成されている。このスルーホール２３０は、絶縁性フィルム２０２の裏面２０２ｂ側から出力電極２１０の裏側に到達するように形成されている。そして、スルーホール２３０内には、出力電極２１０と配線基板３０１の電極パッド３０２とを電気的に接続するコンタクト電極２３１が形成されている。このコンタクト電極２３１は、一端側が出力電極２１０の裏面側に接続される一方、他端側がスルーホール２３０を通って絶縁性フィルム２０２の裏面２０２ｂ側から引き出されており、その他端側の端面が台座部２０５の端面と面一になるように形成されている。

　そして、本実施形態の輻射センサ３００では、センサ本体２００のコンタクト電極２３１及び台座部２０５の端面が、配線基板３０１の電極パッド３０２及びグランド膜３０３にそれぞれ接続されている。この場合、コンタクト電極２３１がセンサ本体２００の出力電極２１０と、配線基板３０１の電極パッド３０２とを電気的に接続する一方、台座部２０５がグランド膜３０３に接続されることで、センサ本体２００のグランドとして機能している。

　（輻射センサの製造方法）
　次に、上述した輻射センサの製造方法について説明する。なお、本実施形態の輻射センサの製造方法では、剥離層１３上に温感素子２０３を形成する工程までは、上述した第１実施形態と同様の方法で形成することができる。

　図１７Ａ，図１７Ｂは、絶縁性フィルムを形成する工程を示している。
　図１７Ａに示すように、剥離層１３上の温感素子２０３及び出力電極２１０を覆うようにフォトレジスト層２２３を形成する。その後、図１７Ｂに示すように、フォトレジスト層２２３に対して露光・現像を行なうことにより、センサ本体２００の平面視外形となるようにパターニングし、絶縁性フィルム２０２を形成する。この絶縁性フィルム２０２のパターニングと同時に、絶縁性フィルム２０２の裏面２０２ｂ側から出力電極２１０の裏面側を露出させるようにスルーホール２３０を形成する。

　図１８Ａ～図１８Ｄは、台座部及びコンタクト電極を形成する工程を示している。
　図１８Ａに示すように、スパッタリング等によりクロム、銅薄膜を順次形成することで、絶縁性フィルム２０２上に導電層２２５を形成する。次に、図１８Ｂに示すように、導電層２２５上にドライフィルムフォトレジストにより、台座部２０５及びコンタクト電極２３１となる部分に開口部２２６ａを有するレジスト層２２６を形成する。そして、図１８Ｃに示すように、導電層２２５を利用して、電気めっき法によりニッケルめっき層２２７を形成した後、図１８Ｄに示すように、レジスト層２２６を剥離する。次いで、ニッケルめっき層２２７をマスキング層として、導電層２２５のうち不要な部分をエッチングにより除去することにより、台座部２０５及びコンタクト電極２３１を形成する。

　次いで、第１実施形態と同様に、剥離層１３を基板１２から引き剥がした後、センサ本体２００上の剥離層１３を除去することで、センサ本体２００を製造することができる。その後、このように製造されたセンサ本体２００を半田等の導電性物質を用いて配線基板３０１に実装する。具体的には、センサ本体２００のコンタクト電極２３１と配線基板３０１の電極パッド３０２とを接続する一方、台座部２０５と配線基板３０１の各グランド膜３０３とを接続する。
　以上により、本実施形態の輻射センサ３００を製造することができる。

　ところで、上述した第１～第４実施形態のようなセンサ本体（サーモパイル型輻射センサ１，３０やボロメータ１００）を配線基板に実装するためには、配線基板上にセンサ本体の台座部を固定した後、出力電極と配線基板の電極パッドとをワイヤボンディング等により接続する必要がある。さらに、ワイヤボンディングの後にセンサ本体をモールドする場合もあり得るため、製造工数の増加及び輻射センサ自体の厚さ方向への大型化に繋がる。

　これに対して、本実施形態によれば、絶縁性フィルム２０２にスルーホール２３０を形成するとともに、このスルーホール２３０内に出力電極２１０と電極パッド３０２とを接続するコンタクト電極２３１を形成することで、センサ本体２００と配線基板３０１とをフェースダウン実装することが可能となり、実装自由度の向上を図ることができる。なお、コンタクト電極２３１を電極パッド３０２に接続することで、台座部２０５と配線基板３０１との間には間隙が形成される。しかしながら、本実施形態では台座部２０５を配線基板３０１のグランド膜３０３に接続することで、台座部２０５をグランドとして機能させるとともに、絶縁性フィルム２０２の放熱部２０８から台座部２０５に伝達された熱を、グランド膜３０３を介して効果的に放熱させることができる。

　なお、上述した第５実施形態では、台座部２０５とコンタクト電極２３１とを別体で形成した場合について説明したが、これに限らず、図１９Ａ，図１９Ｂに示すように、コンタクト電極２５０を台座部２０５と一体的に形成しても構わない。この場合、コンタクト電極２５０は、平面視において温感素子２０３を両側から囲むように一対設けられている。これにより、コンタクト電極２３１と台座部２０５とを別体で形成する場合に比べてコンタクト電極２５０を拡大することができるので、コンタクト電極２５０の電気抵抗を低減させてセンサ本体２００と配線基板３０１（電極パッド３０２）との間の電気的ロスを低減することができる。なお、図１９Ａは輻射センサの他の構成を示す平面図、図１９Ｂは図１９ＡのＥ－Ｅ線に沿う断面図である。

（第６実施形態）
　次に、本発明の第６実施形態について説明する。本実施形態では、センサ本体の裏面側から赤外線を取り入れる場合について説明する。図２０Ａは第６実施形態の輻射センサの平面図、図２０Ｂは図２０ＡのＦ－Ｆ線に沿う断面図である。なお、以下の説明では上述した実施形態と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
　図２０Ａ，図２０Ｂに示すように、本実施形態の輻射センサ４００は、配線基板３０１における温感素子２０３と重なる領域に、厚さ方向に貫通するキャビティ（貫通孔）３１０が形成されている。このキャビティ３１０の外形は、温感素子２０３の平面視の外形よりも大きく形成されている。これにより、配線基板３０１の裏面３０１ａ側からキャビティ３１０内に入射する赤外線をセンサ本体２００の温感素子２０３により受光できるようになっている。

　本実施形態によれば、上述した実施形態と同様の効果を奏するとともに、配線基板３０１にキャビティ３１０を形成することで、センサ本体２００の両面側から赤外線を受光することができる。しかも、配線基板３０１におけるセンサ本体２００と重なる領域をキャビティ３１０として開放することで、温感素子２０３と外部との熱絶縁性を確保することができる。これにより、台座部２０５及びコンタクト電極２３１を、絶縁性フィルム２０２と配線基板３０１とが接触しない範囲で可能な限り薄く形成することができるため、輻射センサ３００の更なる薄型化を図ることができる。また、台座部２０５をめっき法等で形成する場合に、台座部２０５の製造時間を短縮することができる。

　（第７実施形態）
　次に、本発明の第７実施形態について説明する。図２１Ａは第７実施形態の輻射センサの平面図、図２１Ｂは図２１Ａの断面図である。なお、以下の説明では上述した実施形態と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
　図２１Ａ，図２１Ｂに示すように、本実施形態の輻射センサ５００は、配線基板３０１の裏面３０１ａ側において、キャビティ３１０を覆うようにレンズ部材（集光レンズ）３１１が配置されている。このレンズ部材３１１は、配線基板３０１の裏面３０１ａ上において、キャビティ３１０の開口縁を取り囲むように配置された枠体３１２と、枠体３１２を覆うように形成されたレンズ本体３１３とを備えている。レンズ本体３１３は凸レンズやフレネルレンズ状に形成され、温感素子２０３上に焦点が配置されるように設定されている。なお、レンズ本体３１３の焦点距離の調整は、配線基板３０１や枠体３１２等の厚さを適宜変更することで調整することができる。

　本実施形態によれば、上述した実施形態と同様の効果を奏するとともに、レンズ本体３１３に入射した赤外線を温感素子２０３に向けて集光することができるため、赤外線を広範囲に亘って受光することができ、輻射センサ５００の感度を向上させることができる。なお、本実施形態では、図２２に示すように、キャビティ３１０を覆うように赤外窓３２０を設ける構成でも構わない。赤外窓３２０は外部からの入射光のうち、赤外線のみを透過するフィルタ機能と、赤外線を集光する集光機能とを有するものである。これにより、温感素子２０３によって赤外線に起因する温度変化を正確に検出することができる。

　（第８実施形態）
　次に、本発明の第８実施形態について説明する。図２３は、第８実施形態の輻射センサを示す断面図である。本実施形態の輻射センサは、センサ本体がパッケージ内に封止されている点で上述した実施形態と相違している。
　図２３に示すように、本実施形態の輻射センサ６００は、凹部６０１を有する配線基板６０２と、配線基板６０２の凹部６０１を閉塞するように配置された蓋部材（ケース）６１０とを備えたパッケージ６１１を備え、このパッケージ６１１内にセンサ本体２００が収容されている。凹部６０１は配線基板６０２の厚さ方向に沿って形成されており、この凹部６０１の底面にセンサ本体２００が実装されている。また、凹部６０１の底面には、センサ本体２００の温感素子２０３と重なる領域に配線基板６０２を厚さ方向に貫通するキャビティ６１２が形成され、凹部６０１の底面を間に挟んでセンサ本体２００の反対側にはキャビティ６１２を覆うようにレンズ部材３１１が配置されている。

　ここで、配線基板６０２には、凹部６０１を閉塞するように蓋部材６１０が設けられている。この蓋部材６１０は、遮光性を有する材料（金属や樹脂材料等）により形成された板状の部材であり、配線基板６０２の平面視の外形と同等に形成され、凹部６０１の側壁の端面に接着されている。これにより、凹部６０１内にセンサ本体２００が封止される。なお、パッケージ６１１は、大気封止や、窒素封止、真空封止等、適宜設計変更が可能である。

　本実施形態によれば、上述した実施形態と同様の効果を奏するとともに、凹部６０１が遮光性を有する蓋部材６１０により封止されているため、配線基板６０２のキャビティ６１２からのみ赤外線が入射することになる。すなわち、センサ本体２００では、一方向のみからの赤外線しか受光しないため、特定方向から入射する赤外線を高精度に検出することができる。なお、上述した実施形態では、配線基板６０２に凹部６０１を形成したが、これに限らず蓋部材６１０に凹部を形成しても構わない。

　以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
　例えば、上述した第４～第８実施形態と第１～第３実施形態とを適宜組み合わせることも可能である。
　また、上述した実施形態では、本発明の輻射センサを赤外線センサに採用する場合について説明したが、これに限らず、熱輻射を検出するための輻射センサ全般に採用することができる。
　また、上述した実施形態では、放熱部と受光部とを連続した矩形状のフィルムで構成したが、これに限らず、放熱部と受光部とを分離して、両者間を梁部により接続する構成にしても構わない。

　さらに、上述した温感素子等は、電気めっき法に限らず、無電解めっき法を用いて形成することもできる。
　また、上述した第８実施形態では、パッケージ６１１の配線基板６０２にキャビティ６１２を形成し、このキャビティ６１２にレンズ部材３１１を配置するような構成としたが、蓋部材６１０にキャビティを形成する構成にしても構わない。

　温感素子の少なくとも一部が樹脂フィルムに埋没されることにより性能が向上されたサーモパイル型輻射センサとその製造方法を提供することができる。

　１，３０　サーモパイル型輻射センサ（輻射センサ）
　２，３１　絶縁性フィルム
　３，３２　第１の薄膜状熱電対材料
　４，３３　第２の薄膜状熱電対材料
　５，３７，１０５，２０５　台座部（金属部）
　６，３８，１０６，２０６　受光部
　７　第１の接点
　８，３９，１０８，２０８　放熱部
　９　第２の接点
　１０，３６，１１０，２１０　出力電極
　１２，４０　基板
　１３，４１　剥離層
　１４，１８，２６，４２，５０，２２６　レジスト層
　１５，４３　金めっき層
　１７，４５　表面層
　１９，２７，４６，２２７　ニッケルめっき層
　２１　補強層
　２３，２２３　エポキシ系フォトレジスト層
　２５，２２５　導電層
　３４　第１の接続層
　３５　第２の接続層
　５１　めっき層
　１００　ボロメータ（輻射センサ）
　２００　センサ本体
　２２０　赤外吸収膜
　２３１，２５０　コンタクト電極
　３１０，６１２　キャビティ
　３２０　赤外窓
　３００，４００，５００，６００　輻射センサ
　３０１，６０２　配線基板
　６０１　凹部
　６１０　蓋部材（ケース）

Claims

　電気的に絶縁性を有するフィルムと；
　前記フィルムの少なくとも一方の面側に配置された温感素子と；
を備えた輻射センサであって、
　前記フィルムが、樹脂を主成分とする材料で構成され；
　前記温感素子の一部または全体が、前記フィルムに埋没していることを特徴とする輻射センサ。
　前記温感素子は、２種類の膜状材料が接合されてなる複数対の膜状熱電対が、前記フィルムの面方向に沿って交互に直列に接合されてなり；
　前記複数対の膜状熱電対のうち、第１の膜状熱電対における第１の膜状材料の一端側と、前記第１の膜状熱電対における第２の膜状材料の一端側とが接続された第１の接点が、前記フィルムの中央部に配置される一方、
　前記第１の膜状熱電対における前記第１の膜状材料の他端側と、前記第１の膜状熱電対に隣接する第２の膜状熱電対における前記第２の膜状材料の他端側とが接続された第２の接点が、前記フィルムの外周部分に配置されている；
ことを特徴とする請求項１に記載の輻射センサ。
　前記膜状熱電対を構成する前記膜状異種材料のうち、少なくとも一方がめっき法により析出される材料であることを特徴とする請求項２に記載の輻射センサ。
　前記めっき法により析出される材料が、ニッケル、金、白金、ロジウム、鉄、パラジウム、銅から選ばれる材料、またはこれらから選ばれる材料を主成分とする材料であることを特徴とする請求項３に記載の輻射センサ。
　前記めっき法により析出される材料が、ビスマスまたはアンチモンを含む化合物であることを特徴とする請求項３に記載の輻射センサ。
　前記温感素子が、温度変化によって抵抗値が変化するボロメータ素子からなることを特徴とする請求項１に記載の輻射センサ。
　前記フィルムの他方の面における外周部分に、台座部が形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項６の何れか１項に記載の輻射センサ。
　前記台座部が、めっき法により析出される金属からなることを特徴とする請求項７に記載の輻射センサ。
　前記フィルムに、前記温感素子を外部に電気的接続する接続用端子部が、前記温感素子の端部から連続的に形成されていることを特徴とする請求項７に記載の輻射センサ。
　前記接続用端子部を外部に電気的接続するコンタクト電極が、前記接続用端子部から前記フィルムの前記他方の面側に引き出されていることを特徴とする請求項９記載の輻射センサ。
　前記コンタクト電極と前記台座部とが一体的に形成されていることを特徴とする請求項９に記載の輻射センサ。
　前記台座部が実装されるとともに、前記温感素子に電気的接続される配線パターンが形成された配線基板をさらに備え；
　前記配線基板における前記温感素子と重なる領域に、前記配線基板を貫通する貫通孔が形成されている；
ことを特徴とする請求項９に記載の輻射センサ。
　前記配線基板に、前記貫通孔を覆うように配置され、前記温感素子に赤外線を集光させる集光レンズが設けられていることを特徴とする請求項１２に記載の輻射センサ。
　前記配線基板に、前記貫通孔を覆うように配置され、前記温感素子に入射する赤外線のみを透過させる赤外窓が設けられていることを特徴とする請求項１２に記載の輻射センサ。
　前記配線基板に、前記貫通孔のみから前記温感素子が露出するように前記温感素子を覆うケースが設けられていることを特徴とする請求項１２に記載の輻射センサ。
　前記フィルムにおける前記温感素子と重なる領域に赤外吸収膜が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の輻射センサ。
　基板上に、温感素子を形成する温感素子形成工程と；
　前記温感素子を覆うように、電気的に絶縁性を有する樹脂を主成分とするフィルム層を形成するフィルム層形成工程と；
　前記基板から前記温感素子及び前記フィルム層からなる接合体を剥離する剥離工程と；
を有することを特徴とする輻射センサの製造方法。
　基板の一方の面に、剥離層を形成する剥離層形成工程と；
　前記剥離層上に温感素子を形成する温感素子形成工程と；
　前記温感素子を覆うように、電気的に絶縁性を有する樹脂を主成分とするフィルム層を形成するフィルム層形成工程と；
　前記温感素子及び前記フィルム層からなる接合体及び前記剥離層を、前記基板と前記剥離層との界面から分離する工程と；
　前記接合体から前記剥離層を除去する工程と；
有することを特徴とする輻射センサの製造方法。
　前記フィルム層形成工程の後段に、前記フィルム層上に台座部を形成する台座部形成工程をさらに有することを特徴とする請求項１７または請求項１８に記載の輻射センサの製造方法。
　前記温感素子工程が、
　膜状熱電対を構成する第１の材料からなる第１薄膜パターンを形成する第１薄膜パターン形成工程と；
　前記膜状熱電対を構成する第２の材料からなる第２薄膜パターンを形成する第１薄膜パターン形成工程と；
を有することを特徴とする請求項１７に記載の輻射センサの製造方法。
　前記温感素子形成工程が、前記第１薄膜パターン及び前記第２薄膜パターンのうち、少なくとも一方がフォトレジスト膜によりパターンが形成された開口部にめっき法により形成されるめっき工程を含むことを特徴とする請求項２０に記載の輻射センサの製造方法。