特許 7476708 気密封止パッケージ、赤外線検知器及び気密封止パッケージの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-04-22

(45)【発行日】2024-05-01

(54)【発明の名称】気密封止パッケージ、赤外線検知器及び気密封止パッケージの製造方法

(51)【国際特許分類】

   G01J 1/02 20060101AFI20240423BHJP

   H01L 23/02 20060101ALI20240423BHJP

【ＦＩ】

G01J1/02 C

H01L23/02 C

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2020129261

(22)【出願日】2020-07-30

(65)【公開番号】P2022026004

(43)【公開日】2022-02-10

【審査請求日】2023-06-15

(73)【特許権者】

【識別番号】000004237

【氏名又は名称】日本電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100109313

【弁理士】

【氏名又は名称】机 昌彦

(74)【代理人】

【識別番号】100149618

【弁理士】

【氏名又は名称】北嶋 啓至

(72)【発明者】

【氏名】西村 望

【審査官】井上 徹

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－１０４０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－６７８９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平１－１７６９３９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】米国特許出願公開第２０１０／０１１７１８１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許第８００８７３９（ＵＳ，Ｂ２）

【文献】米国特許第９５３０９８２（ＵＳ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｊ １／００－Ｇ０１Ｊ １／６０

Ｇ０１Ｊ １１／００

Ｈ０１Ｌ ２１／５４

Ｈ０１Ｌ ２１／５６

Ｈ０１Ｌ ２３／００－Ｈ０１Ｌ ２３／１０

Ｈ０１Ｌ ２３／１６－Ｈ０１Ｌ ２３／３１

Ｈ１０Ｋ ３０／６０－Ｈ１０Ｋ ３０／６５

Ｈ１０Ｋ ３９／３０

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項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。

【請求項2】

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。

【請求項3】

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。

【請求項4】

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
ことを特徴とする請求項３に記載の気密封止パッケージ。

【請求項5】

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。

【請求項6】

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。

【請求項7】

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。

【請求項8】

請求項１乃至７のいずれか一項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。

【請求項9】

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。

【請求項10】

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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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。

【背景技術】

【0002】

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。

【0003】

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。

【0004】

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。

【0005】

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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２００３－１３９６１６号公報

【文献】特開平１１－３２６０３７号公報

【文献】米国特許第６５６６１７０号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

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。

【0008】

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。

【0009】

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。

【課題を解決するための手段】

【0010】

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。

【0011】

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、

【発明の効果】

【0012】

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。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】第１の実施形態の気密封止パッケージを示す断面図である。

【図2】第２の実施形態の気密封止パッケージを示す断面図である。

【図3】第２の実施形態の気密封止パッケージに用いる基材と蓋材を示す平面図である。

【図4】第２の実施形態の気密封止パッケージの製造方法の第１の部分を示す断面図である。

【図5】第２の実施形態の気密封止パッケージの製造方法の第２の部分を示す断面図である。

【図6】第２の実施形態の気密封止パッケージの製造方法の第３の部分を示す断面図である。

【図7】第２の実施形態の気密封止パッケージの製造方法の第４の部分を示す断面図である。

【図8】第３の実施形態の気密封止パッケージを示す断面図である。

【図9】第３の実施形態の気密封止パッケージの別の状態を示す断面図である。

【図10】第４の実施形態の気密封止パッケージを示す断面図である。

【図11】第４の実施形態の気密封止パッケージの別の状態を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

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。

【0015】

（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。

【0016】

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。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

（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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

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）。

【0028】

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。

【0029】

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。

【0030】

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。

【0031】

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。

【0032】

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。

【0033】

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。

【0034】

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。

【0035】

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。

【0036】

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。

【0037】

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。

【0038】

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。

【0039】

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。

【0040】

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。

【0041】

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。

【0042】

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。

【0043】

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。

【0044】

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。

【0045】

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。

【0046】

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。

【0047】

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。

【0048】

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。

【0049】

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。

【0050】

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。

【0051】

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。

【0052】

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。

【0053】

（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。

【0054】

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。

【0055】

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。

【0056】

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。

【0057】

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。

【0058】

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。

【0059】

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。

【0060】

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。

【0061】

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。

【0062】

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。

【0063】

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。

【0064】

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。

【符号の説明】

【0065】

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

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】