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JP5406082B2 - Thermopile infrared sensor and method for manufacturing the same - Google Patents

Thermopile infrared sensor and method for manufacturing the same Download PDF

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JP5406082B2
JP5406082B2 JP2010058437A JP2010058437A JP5406082B2 JP 5406082 B2 JP5406082 B2 JP 5406082B2 JP 2010058437 A JP2010058437 A JP 2010058437A JP 2010058437 A JP2010058437 A JP 2010058437A JP 5406082 B2 JP5406082 B2 JP 5406082B2
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layer
thermopile
infrared
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武 内山
松雄 岸
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Seiko Instruments Inc
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Seiko Instruments Inc
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Description

本発明は、熱源から放射される赤外線を検知して電気信号に変換する赤外線センサ、特に、温度変化を異種金属の接点の起電力に反映させる熱電対が複数直列接続されたサーモパイルを備えたサーモパイル型赤外線センサに関する。   The present invention relates to an infrared sensor that detects infrared rays emitted from a heat source and converts them into electrical signals, and more particularly, a thermopile having a thermopile in which a plurality of thermocouples that reflect temperature changes in electromotive force of contact points of different metals are connected in series. Type infrared sensor.

サーモパイル型赤外線センサは、周知のように基板上に形成した異種金属の互いの端部を接点として接続した熱電対を複数直列接続することによりサーモパイルが構成されている。これにより、ゼーベック効果を利用して赤外線の放射吸収による温度変化を熱起電力として検出(出力)する。一般に、サーモパイル型赤外線センサでは、赤外線を受光する熱吸収体の熱伝導影響下に入るサーモパイルの各接点を温接点と呼ぶ。また、上記熱吸収体の熱伝導の影響が少ない方のサーモパイルの各接点を冷接点と呼ぶ。冷接点は、温度変化に際し基準温度となる接点である。   As is well known, a thermopile infrared sensor has a thermopile formed by connecting a plurality of thermocouples connected to each other end portions of dissimilar metals formed on a substrate as contacts. Thereby, a temperature change due to infrared radiation absorption is detected (output) as a thermoelectromotive force using the Seebeck effect. In general, in a thermopile infrared sensor, each contact of a thermopile that is under the influence of heat conduction of a heat absorber that receives infrared light is called a hot contact. Further, each contact of the thermopile that is less affected by the heat conduction of the heat absorber is referred to as a cold junction. The cold junction is a junction that becomes a reference temperature when the temperature changes.

特開2002−156283号公報JP 2002-156283 A 特開平5−126643号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-126663

図14は、従来のサーモパイル型赤外線センサ100の要部を示す断面図である。サーモパイル型赤外線センサ100は、例えばP型の単結晶Si基板101に支えられた熱を伝え難い絶縁層上102にサーモパイルを有する。サーモパイルは、異種金属の互いの端部を接点として接続した熱電対を複数直列接続して構成される。サーモパイルにおける温接点108側は、絶縁基材102の中央付近にあり、下の基板は熱容量を懸念してエッチング除去される。温接点108側近傍には外部からの赤外線を受光する赤外線吸収層113が配される。また、サーモパイルにおける冷接点107側は温度変化に際し基準温度となる接点である。冷接点107側は絶縁層102の周辺付近にあり、下の基板101は絶縁層102を支える形態となっている。サーモパイルは、保護膜105により覆われ、その上に赤外線吸収層113が配置される。赤外線吸収層113が赤外線を受けて温度変化すると、これに伴い温接点108も温度変化する。サーモパイルの冷接点107側は、保護膜105により覆われ、その上に赤外線遮へい層106が配置される。赤外線遮へい層106が冷接点107側に照射される赤外線を反射し、または赤外線を吸収し、直接に冷接点107が赤外線により温度上昇することを防ぐ形態となっている。温接点108と冷接点107の間で生じる起電力(出力電圧)は、温接点と冷接点間の接点間温度差に依存する。   FIG. 14 is a cross-sectional view showing a main part of a conventional thermopile infrared sensor 100. The thermopile infrared sensor 100 has a thermopile on an insulating layer 102 that is difficult to transfer heat supported by, for example, a P-type single crystal Si substrate 101. The thermopile is configured by connecting in series a plurality of thermocouples in which ends of different metals are connected as contact points. The hot junction 108 side of the thermopile is near the center of the insulating base material 102, and the lower substrate is etched away in view of heat capacity. An infrared absorbing layer 113 that receives infrared rays from the outside is disposed in the vicinity of the hot junction 108 side. Further, the cold junction 107 side of the thermopile is a contact that becomes a reference temperature when the temperature changes. The cold junction 107 side is near the periphery of the insulating layer 102, and the lower substrate 101 is configured to support the insulating layer 102. The thermopile is covered with a protective film 105, and an infrared absorption layer 113 is disposed thereon. When the infrared absorption layer 113 receives infrared rays and changes its temperature, the temperature of the hot junction 108 also changes accordingly. The cold pile 107 side of the thermopile is covered with a protective film 105, and an infrared shielding layer 106 is disposed thereon. The infrared shielding layer 106 reflects the infrared ray irradiated to the cold junction 107 side or absorbs the infrared ray, thereby preventing the cold junction 107 from directly rising in temperature due to the infrared ray. The electromotive force (output voltage) generated between the hot junction 108 and the cold junction 107 depends on the temperature difference between the contacts between the hot junction and the cold junction.

しかしながら、赤外線吸収層113に吸収されるべき赤外線は、一部が冷接点107側に到達し、その一部が赤外線遮へい層106に吸収され、赤外線遮へい層106の温度が上昇し、その熱が基板101および、冷接点107を温めてしまう問題があった。これにより、冷接点107の予期せぬ温度上昇が現れ、実際の温接点と冷接点間の接点間温度差が小さくなる。よって、サーモパイルにおける起電力(出力電圧)が小さくなるため、感度の低下や計測誤差が生じる問題に至る。   However, part of the infrared rays to be absorbed by the infrared absorption layer 113 reaches the cold junction 107 side, and a part of the infrared rays is absorbed by the infrared shielding layer 106, the temperature of the infrared shielding layer 106 rises, and the heat is increased. There has been a problem that the substrate 101 and the cold junction 107 are heated. Thereby, an unexpected temperature rise of the cold junction 107 appears, and the temperature difference between the contacts between the actual hot junction and the cold junction becomes small. As a result, the electromotive force (output voltage) in the thermopile is reduced, leading to problems such as a reduction in sensitivity and measurement errors.

本発明は上記のような事情を考慮してなされたもので、サーモパイルにおける冷接点の赤外線の影響を低減し、より感度よく、正確に計測ができるサーモパイル型赤外線センサを提供しようとするものである。   The present invention has been made in consideration of the above-described circumstances, and aims to provide a thermopile type infrared sensor that can reduce the influence of infrared rays at a cold junction in a thermopile and can perform measurement with higher sensitivity and accuracy. .

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。
本発明に係る赤外線センサは、電気的に絶縁性を有するフィルムと、前記フィルムの一方の面側に配置されたサーモパイルと、前記フィルムの一部を覆う赤外線遮へい層と、前記フィルムを支持する台座部と、を備えたサーモパイル型赤外線センサにおいて、前記フィルムは、樹脂を主成分とする材料で構成され、前記サーモパイルは、一部または全体が前記フィルムに埋没し、前記フィルムの面方向に沿って直列に接合された複数の膜状熱電対からなり、前記膜状熱電対は、互いに接合された2種類の膜状材料からなり、前記複数の膜状熱電対のうち、一の膜状熱電対における第1の膜状材料との一端側と、前記一の膜状材料における第2の膜状材料の一端側とを接続した温接点を前記フィルムの中央部側に配置するとともに、前記一の膜状熱電対における第1の膜状材料の他端側と、前記一の膜状熱電対に隣接する膜状熱電対における前記第2の膜状材料の他端側とを接続した冷接点を前記フィルムの外周部分に配置し、前記赤外線遮へい層は、前記フィルムの一方の面側において前記冷接点を、前記フィルムの一方の面の外周部分に形成された絶縁層を介して覆うとともに、前記フィルムの外周部分から延出して配置され、前記台座部は、前記フィルムの他方の面側における前記冷接点が配置された部分に配置された第1の台座部と、前記赤外線遮へい層における前記フィルムと対向する面側における外周部分から延出して配置された部分に配置され、前記第1の台座部と熱的に絶縁されるとともに、前記赤外線遮へい層と熱的に接続する第2の台座部と、で構成されることを特徴とする。
The present invention employs the following means in order to solve the above problems.
An infrared sensor according to the present invention includes an electrically insulating film, a thermopile disposed on one side of the film, an infrared shielding layer covering a part of the film, and a pedestal that supports the film. A thermopile type infrared sensor, wherein the film is made of a resin-based material, and the thermopile is partly or entirely embedded in the film, along the surface direction of the film. It consists of a plurality of film-shaped thermocouples joined in series, and the film-like thermocouple is made of two kinds of film-like materials joined together, and one of the plurality of film-like thermocouples is one film-like thermocouple A hot junction that connects one end side of the first film-like material to the one end side of the second film-like material of the one film-like material is arranged on the center side of the film, and film A cold junction connecting the other end side of the first film-like material in the thermocouple and the other end side of the second film-like material in the film-like thermocouple adjacent to the one film-like thermocouple is connected to the film The infrared shielding layer covers the cold junction on one surface side of the film via an insulating layer formed on the outer peripheral portion of the one surface of the film, and The pedestal portion extends from the outer peripheral portion, and the pedestal portion is opposed to the first pedestal portion disposed at the portion where the cold junction is disposed on the other surface side of the film, and the film in the infrared shielding layer. A second pedestal portion that is disposed in a portion that extends from the outer peripheral portion on the surface side to be thermally insulated from the first pedestal portion and that is thermally connected to the infrared shielding layer; Consists of And features.

この発明によれば、赤外線センサのうち受光部(熱電対の温接点形成領域)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、熱電対の温接点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、赤外線センサの感度をより大きくすることができる。また、受光により温度上昇が生ずる膜状熱電対の温接点とこれと対をなす冷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(膜状熱電対の温接点周辺)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赤外線センサを提供できる。さらに、赤外線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、熱電対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、サーモパイルの熱絶縁性を確保することができる。また、台座部は冷接点下に配置された第1の台座部と赤外線遮へい層下に配置され、第1の台座部と熱絶縁された第2の台座部とに分割されている。これにより、赤外線による冷接点の温度上昇を防ぎ、サーモパイルの感度をさらに向上させることができる。また、被測定物から照射される赤外線が赤外遮へい層によって冷接点に直接照射されない。これにより、赤外線による冷接点の温度上昇を防ぎ、サーモパイルの感度を向上させることができる。   According to the present invention, since the light receiving portion (thermocouple hot junction forming region) of the infrared sensor is formed of a resin film having low thermal conductivity, the thermocouple hot junction and other regions are used. A large temperature difference can be taken. Therefore, the sensitivity of the infrared sensor can be further increased. In addition, since the temperature difference between the hot junction of the film-shaped thermocouple that causes a temperature rise due to light reception and the cold junction paired therewith can be increased, the output voltage can be further increased. Moreover, since the film-like thermocouple is buried in the resin film, the temperature uniformity of the light receiving portion (around the hot junction of the film-like thermocouple) is increased, and a thermopile infrared sensor capable of providing a stable output can be provided. . Furthermore, since the infrared sensor is mounted on the wiring board or the like via the pedestal portion, the thermocouple is disposed away from the wiring board or the like. Therefore, the thermal insulation of the thermopile can be ensured. The pedestal portion is divided into a first pedestal portion disposed under the cold junction and an infrared shielding layer, and is divided into a first pedestal portion and a second pedestal portion which is thermally insulated. Thereby, the temperature rise of the cold junction by infrared rays can be prevented, and the sensitivity of the thermopile can be further improved. Moreover, the infrared rays irradiated from the object to be measured are not directly irradiated to the cold junction by the infrared shielding layer. Thereby, the temperature rise of the cold junction by infrared rays can be prevented, and the sensitivity of the thermopile can be improved.

本発明に係る赤外線センサは、前記台座部がめっき法により析出される金属からなることを特徴とする。前記フィルムの他方の面および前記赤外遮へい層の前記フィルムと対向する面に電気的に導電性を有する導電層が形成され、前記第1の台座部が、前記フィルムに接合する導電層から析出され、前記第2の台座部が、前記赤外遮へい部に接合する前記導電層から析出されることを特徴とする。この発明によれば、例えばサーモパイル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冷接点から台座部を伝って熱が放熱され易くなる。そして、赤外線遮へい層の熱が台座部から放熱されやすくなる。そのため、冷接点の温度上昇を防ぐことができるので、温接点と冷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、高感度(出力)の赤外線センサを提供できる。また、基板等に実装する際に、他の部品とともに、はんだ付けにより実装することができる。   The infrared sensor according to the present invention is characterized in that the pedestal portion is made of a metal deposited by a plating method. An electrically conductive layer is formed on the other surface of the film and the surface of the infrared shielding layer facing the film, and the first pedestal is deposited from the conductive layer bonded to the film. The second pedestal portion is deposited from the conductive layer bonded to the infrared shielding portion. According to the present invention, for example, when a film-like thermocouple is adopted for the thermopile, heat is easily radiated from the cold junction of the film-like thermocouple that needs to avoid temperature rise as much as possible through the pedestal. And the heat | fever of an infrared shielding layer becomes easy to thermally radiate from a base part. Therefore, since the temperature rise of the cold junction can be prevented, the temperature difference between the hot junction and the cold junction is increased, and the electromotive force of the film thermocouple can be increased. As a result, an infrared sensor with high sensitivity (output) can be provided. Moreover, when mounting on a board | substrate etc., it can mount by soldering with other components.

本発明に係る赤外線センサは、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ることを特徴とする。   In the infrared sensor according to the present invention, the material deposited by the plating method is a material selected from nickel, gold, platinum, rhodium, iron, palladium, copper, or a material mainly composed of a material selected from these materials. It is characterized by that.

本発明に係る赤外線センサは、前記第1の台座部および前記第2の台座部がシリコンからなることを特徴とする。   The infrared sensor according to the present invention is characterized in that the first pedestal portion and the second pedestal portion are made of silicon.

また、前記赤外線遮へい層が、赤外線反射層であることを特徴とする。さらに、前記赤外線反射層が、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。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反射層によって反射される。一部吸収することにより生じた熱は接続する第2の台座部により放熱される。これにより、赤外線による冷接点の温度上昇を防ぐと共に、赤外反射層の温度上昇を抑制することができる。   Further, the infrared shielding layer is an infrared reflecting layer. Furthermore, the infrared reflective layer is made of a metal deposited by a plating method. According to this invention, the infrared rays irradiated from the measurement object are reflected by the infrared reflection layer. The heat generated by the partial absorption is dissipated by the connected second pedestal. Thereby, while preventing the temperature rise of the cold junction by infrared rays, the temperature rise of an infrared reflective layer can be suppressed.

また、前記赤外線遮へい層が、赤外線吸収層であることを特徴とする。さらに、前記赤外線吸収層が、金黒またはNiCr合金などの赤外線吸収性が高い金属からなることを特徴とする。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。吸収することにより生じた熱は接続する金属の台座部により放熱される。これにより、赤外線による冷接点の温度上昇を防ぐと共に、実装時の周辺部材からの迷光や二次ふく射等による誤差を低減することができる。   Further, the infrared shielding layer is an infrared absorbing layer. Further, the infrared absorption layer is made of a metal having high infrared absorption such as gold black or NiCr alloy. According to this invention, infrared rays irradiated from the object to be measured are absorbed by the infrared absorption film. The heat generated by absorption is dissipated by the pedestal of the metal to be connected. Thereby, while preventing the temperature rise of the cold junction by infrared rays, the error by the stray light from a peripheral member at the time of mounting, secondary radiation, etc. can be reduced.

また、本発明に係る赤外線センサは、前記フィルムの他方の面側における温接点が配置された部分に、赤外線吸収層を形成させることを特徴とする。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、熱電対の温接点側を速やかに温度上昇させることができる。これにより、サーモパイルの感度をさらに向上させることができる。   In addition, the infrared sensor according to the present invention is characterized in that an infrared absorption layer is formed in a portion where the hot junction on the other surface side of the film is disposed. According to this invention, infrared rays irradiated from the object to be measured are absorbed by the infrared absorption film. Therefore, the temperature of the hot junction side of the thermocouple can be quickly raised by the infrared rays absorbed by the infrared absorption film. Thereby, the sensitivity of a thermopile can further be improved.

また、本発明に係る赤外線センサは、前記第1の台座部および前記第2の台座部が、実装により配線基板と熱的に接合することを特徴とする。   The infrared sensor according to the present invention is characterized in that the first pedestal portion and the second pedestal portion are thermally bonded to the wiring board by mounting.

本発明に係る赤外線センサの製造方法は、基板の外周部分に、赤外線遮へい層を形成する赤外線遮へい層形成工程と、前記赤外線遮へい層上の一部に、絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、前記絶縁層上及び前記基板上に、膜状熱電対を構成する第1の材料からなる第1の薄膜パターンを形成し、前記膜状熱電対を構成する第2の材料からなり、前記第1の薄膜パターンと接合する第2薄膜パターンを形成するとともに、前記第1の薄膜パターンと前記第2の薄膜パターンとの接点である温接点および冷接点をそれぞれ前記基板上および前記絶縁層上に形成してサーモパイルを形成するサーモパイル形成工程と、前記サーモパイルを覆うように、電気的に絶縁性を有する樹脂を主成分とするフィルムを形成するフィルム層形成工程と、前記フィルムの前記冷接点が配置された部分に第1の台座部を形成し、前記赤外線遮へい層の露出した部分に第2の台座部を形成する台座部形成工程と前記基板を剥離する剥離工程と、を備えていることを特徴とする。   The infrared sensor manufacturing method according to the present invention includes an infrared shielding layer forming step of forming an infrared shielding layer on an outer peripheral portion of a substrate, and an insulating layer forming step of forming an insulating layer on a part of the infrared shielding layer. Forming a first thin film pattern made of a first material constituting a film-shaped thermocouple on the insulating layer and the substrate, comprising a second material constituting the film-shaped thermocouple, Forming a second thin film pattern to be bonded to the first thin film pattern, and forming a hot contact point and a cold contact point as a contact point between the first thin film pattern and the second thin film pattern on the substrate and the insulating layer, respectively. A thermopile forming step of forming a thermopile, a film layer forming step of forming a film mainly composed of an electrically insulating resin so as to cover the thermopile, and the film Forming a first pedestal portion in the portion of the rum where the cold junction is disposed, and forming a second pedestal portion in the exposed portion of the infrared shielding layer; and a peeling step of peeling the substrate. It is characterized by providing.

また、本発明に係る赤外線センサの製造方法は、基板上に剥離層を形成する剥離層形成工程と、前記剥離層の外周部分に、赤外線遮へい層を形成する赤外線遮へい層形成工程と、前記赤外線遮へい層上の前記剥離層の中央部側に、絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、前記絶縁層上及び前記剥離層上に、膜状熱電対を構成する第1の材料からなる第1の薄膜パターンを形成し、前記膜状熱電対を構成する第2の材料からなり、前記第1の薄膜パターンと接合する第2薄膜パターンを形成するとともに、前記第1の薄膜パターンと前記第2の薄膜パターンとの接点である温接点および冷接点をそれぞれ前記剥離層上および前記絶縁層上に形成してサーモパイルを形成するサーモパイル形成工程と、前記サーモパイルを覆うように、電気的に絶縁性を有する樹脂を主成分とするフィルムを形成するフィルム層形成工程と、前記フィルムの前記冷接点が配置された部分に第1の台座部を形成し、前記赤外線遮へい層の露出した部分に第2の台座部を形成する台座部形成工程と、前記剥離層を除去する剥離工程と、を備えていることを特徴とする。   The infrared sensor manufacturing method according to the present invention includes a peeling layer forming step of forming a peeling layer on a substrate, an infrared shielding layer forming step of forming an infrared shielding layer on an outer peripheral portion of the peeling layer, and the infrared ray An insulating layer forming step of forming an insulating layer on a central portion side of the peeling layer on the shielding layer; and a first material comprising a first material constituting a film thermocouple on the insulating layer and the peeling layer. The second thin film pattern is formed of the second material constituting the film-shaped thermocouple, the second thin film pattern joined to the first thin film pattern is formed, and the first thin film pattern and the second thin film pattern are formed. A thermopile forming step of forming a thermopile by forming a hot contact and a cold contact as a contact with the thin film pattern on the release layer and the insulating layer, respectively, and electrically insulating so as to cover the thermopile Forming a film having a resin as a main component, forming a first pedestal portion in the portion of the film where the cold junction is disposed, and forming a second portion in the exposed portion of the infrared shielding layer. The base part formation process which forms the base part of this, and the peeling process which removes the said peeling layer are provided, It is characterized by the above-mentioned.

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熱電対上にフィルム層を形成することにより、熱電対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、熱電対が樹脂製フィルムに埋没された赤外線センサを製造することができる。   According to the present invention, the thermocouple can be buried in the film layer by forming a release layer that is easily separated from the substrate and forming a film layer on the thermocouple formed on the release layer. it can. Next, the bonded body can be easily separated from the substrate by separating the bonded body integrally with the release layer. Thereafter, by removing the release layer by means such as etching, an infrared sensor in which the thermocouple is buried in a resin film can be manufactured.

また、本発明に係る赤外線センサの製造方法は、前記台座部形成工程において、前記赤外遮へい層上および前記フィルム上に電気的に導電性を有する導電層を形成し、前記第1の台座部および前記第2の台座部がそれぞれ前記フィルムおよび前記赤外遮へい層に接合する導電層から析出されることを特徴とする。   In the infrared sensor manufacturing method according to the present invention, in the pedestal portion forming step, a conductive layer having electrical conductivity is formed on the infrared shielding layer and the film, and the first pedestal portion is formed. And the second pedestal is deposited from a conductive layer bonded to the film and the infrared shielding layer, respectively.

また、本発明に係る赤外線センサの製造方法は、前記台座部形成工程において、前記導電層を形成した後、前記導電層の基板の端部に形成された部分、前記導電層のフィルムの中央部に形成された部分および前記導電層の前記フィルムの端部に形成された部分に、フォトレジスト層を形成することを特徴とする。   In the infrared sensor manufacturing method according to the present invention, in the pedestal portion forming step, after the formation of the conductive layer, a portion formed at an end portion of the substrate of the conductive layer, a central portion of the film of the conductive layer A photoresist layer is formed on a portion formed on the conductive layer and a portion formed on an end portion of the film of the conductive layer.

また、本発明に係る赤外線センサの製造方法は、前記第1の台座部および前記第2の台座部が、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。   Moreover, the manufacturing method of the infrared sensor according to the present invention is characterized in that the first pedestal portion and the second pedestal portion are made of metal deposited by a plating method.

本発明によれば、赤外線遮へい層の温度は冷接点側に伝わり難く、冷接点の温度上昇を防ぐことができる。これにより、サーモパイルにおける冷接点の赤外線の影響を低減し、より感度よく、正確に計測ができるサーモパイル型赤外線センサを提供することができる。   According to the present invention, the temperature of the infrared shielding layer is hardly transmitted to the cold junction side, and the temperature rise of the cold junction can be prevented. Thereby, the influence of the infrared rays of the cold junction in a thermopile can be reduced, and the thermopile type infrared sensor which can measure more accurately and accurately can be provided.

本発明の第一実施形態に係るサーモパイル型赤外線センサをサーモパイル形成面方向と主要部断面を表す図である。It is a figure showing the thermopile type | mold infrared sensor which concerns on 1st embodiment of this invention, a thermopile formation surface direction, and a principal part cross section. 本発明の第一実施形態に係るサーモパイル型赤外線センサのサーモパイル形成面方向断面を表す図である。It is a figure showing the thermopile formation surface direction cross section of the thermopile type infrared sensor which concerns on 1st embodiment of this invention. 本発明の第一実施形態に係るサーモパイル型赤外線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。It is explanatory drawing which shows the process of forming a peeling layer among the processes for producing the thermopile type infrared sensor which concerns on 1st embodiment of this invention. 本発明の第一実施形態に係るサーモパイル型赤外線センサを作製するための工程のうち、赤外線遮へい層を形成する工程を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the process of forming an infrared shielding layer among the processes for producing the thermopile type infrared sensor which concerns on 1st embodiment of this invention. 本発明の第一実施形態に係るサーモパイル型赤外線センサを作製するための工程のうち、絶縁層を形成する工程を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the process of forming an insulating layer among the processes for producing the thermopile type infrared sensor which concerns on 1st embodiment of this invention. 本発明の第一実施形態に係るサーモパイル型赤外線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一の材料からなる薄膜パターンと第二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。Of the steps for producing the thermopile type infrared sensor according to the first embodiment of the present invention, the step of forming the thin film pattern made of the first material and the thin film pattern made of the second material constituting the film thermocouple It is explanatory drawing which shows. 本発明の第一実施形態に係るサーモパイル型赤外線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。Of the steps for manufacturing the thermopile type infrared sensor according to the first embodiment of the present invention, the step of forming a layer mainly composed of an electrically insulating resin that constitutes the light receiving portion and the like. It is explanatory drawing shown. 本発明の第一実施形態に係るサーモパイル型赤外線センサを作製するための工程のうち、膜状熱電対の冷接点からの熱を放熱し、冷接点の温度を一定に保つための金属部を形成する工程を示す説明図である。Of the steps for producing the thermopile type infrared sensor according to the first embodiment of the present invention, the heat from the cold junction of the film thermocouple is radiated to form a metal portion for keeping the temperature of the cold junction constant. It is explanatory drawing which shows the process to do. 本発明の第一実施形態に係るサーモパイル型赤外線センサを作製するための工程のうち、膜状熱電対の冷接点からの熱を放熱し、冷接点の温度を一定に保つための金属部を形成する工程を示す説明図である。Of the steps for producing the thermopile type infrared sensor according to the first embodiment of the present invention, the heat from the cold junction of the film thermocouple is radiated to form a metal portion for keeping the temperature of the cold junction constant. It is explanatory drawing which shows the process to do. 本発明の第一実施形態に係るサーモパイル型赤外線センサを作製するための工程のうち、基板と剥離層を剥離する工程と剥離層を除去する工程を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the process of peeling a board | substrate and a peeling layer, and the process of removing a peeling layer among the processes for producing the thermopile type infrared sensor which concerns on 1st embodiment of this invention. 本発明の第一実施形態に係るサーモパイル型赤外線センサモジュールを配線基板に実装した断面を表す図である。It is a figure showing the cross section which mounted the thermopile type infrared sensor module which concerns on 1st embodiment of this invention in the wiring board. 本発明の第二実施形態に係るサーモパイル型赤外線センサの主要部断面を表す図である。It is a figure showing the principal part cross section of the thermopile type infrared sensor which concerns on 2nd embodiment of this invention. 本発明の第三実施形態に係るサーモパイル型赤外線センサの主要部断面を表す図である。It is a figure showing the principal part cross section of the thermopile type infrared sensor which concerns on 3rd embodiment of this invention. 従来のサーモパイル型赤外線センサの主要部断面を表す図である。It is a figure showing the principal part cross section of the conventional thermopile type infrared sensor.

本発明に係る第一実施形態について、図面に基づいて説明する。
図1(a)は、本発明の第一実施形態であるサーモパイル型赤外線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1(b)は、図1(a)におけるA−Aにおける断面を表す図面である。
1st Embodiment which concerns on this invention is described based on drawing.
Fig.1 (a) shows the thermopile type infrared sensor which is 1st embodiment of this invention from the thermopile formation surface direction, FIG.1 (b) is the cross section in AA in Fig.1 (a). FIG.

図1に示すように、サーモパイル型赤外線センサ1は、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と、第1の台座部15と第2の台座部16とを有し、膜状熱電対はフィルム2の中に埋没している。   As shown in FIG. 1, the thermopile infrared sensor 1 includes a plurality of film-shaped thermoelectric elements each composed of a film 2, a first thin-film thermocouple material 3, and a second thin-film thermocouple material 4. The film thermocouple is buried in the film 2, having a pair, a first pedestal portion 15, and a second pedestal portion 16.

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で構成されており、厚さ方向から見て平面視矩形状のものである。フィルム2の材料として、例えば紫外線硬化型のエポキシ系フォトレジストを用いることができる。また、フィルム2は、その外周側において台座部15に支持され、中央部において台座部1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赤外線センサは、フィルム2の外周部分が台座部15に支持されたメンブレン構造をとっている。   The film 2 is made of a material whose main component is an electrically insulating resin, and has a rectangular shape in plan view when viewed from the thickness direction. As a material of the film 2, for example, an ultraviolet curable epoxy photoresist can be used. The film 2 is supported by the pedestal portion 15 on the outer peripheral side thereof, spans the pedestal portion 1 in the central portion, and constitutes a light receiving portion that receives infrared radiation. That is, the thermopile infrared sensor of this embodiment has a membrane structure in which the outer peripheral portion of the film 2 is supported by the pedestal portion 15.

図2は、図1(a)の赤外遮へい層6を省略した図である。点線で示された領域が赤外遮へい層6を示している。   FIG. 2 is a diagram in which the infrared shielding layer 6 of FIG. A region indicated by a dotted line indicates the infrared shielding layer 6.

図2に示すように、複数対の膜状熱電対は、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、各膜状熱電対は、一の膜状熱電対における第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温接点8がフィルム2の受光部上に配置される一方、一の膜状熱電対における第1の薄膜状熱電対材料3の他端側と、一の膜状熱電対に隣接する膜状熱電対における第2の薄膜状熱電対材料4の他端側とが接続された冷接点7がフィルム2の台座1上に配置されている。これにより、複数の膜状熱電対が直列接続された状態でフィルム2内に埋没されている。   As shown in FIG. 2, the plurality of pairs of film thermocouples form a thermopile by alternately connecting the first thin film thermocouple material 3 and the second thin film thermocouple material 4 in series. . Specifically, each film thermocouple includes one end side of the first thin film thermocouple material 3 in one film thermocouple and one end of the second thin film thermocouple material 4 in one film thermocouple. The hot junction 8 connected to the side is disposed on the light receiving portion of the film 2, while the other end side of the first thin film thermocouple material 3 in one film thermocouple and one film thermocouple A cold junction 7 connected to the other end of the second thin film thermocouple material 4 in the film thermocouple adjacent to is disposed on the base 1 of the film 2. Thereby, the several film-like thermocouple is buried in the film 2 in the state connected in series.

そして、複数の膜状熱電対の最終端には、それぞれ出力電極(接続用端子部)14に接続されており、膜状熱電対に発生する電圧は、最終端である出力電極14にて取り出されるようになっている。   The final ends of the plurality of film-shaped thermocouples are connected to output electrodes (connection terminal portions) 14, respectively. The voltage generated in the film-shaped thermocouple is taken out by the output electrode 14 which is the final end. It is supposed to be.

図1に示すように、第1の台座部15と第2の台座部は分割した構造である。また、第1の台座部15および第2の台座部16は、中央に貫通孔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フィルム2が形成されている。また、第1の台座部15は、フィルムの冷接点が配置された部分に配置される。第2の台座部16は、赤外線遮へい層におけるフィルムと対向する面側における外周部分から延出して配置された部分に配置される。また、第2の台座部16は、赤外線遮へい層と熱的に接続する。なお、第1の台座部15および第2の台座部16は、例えば電気的な導電性を有する導電層9上にめっき層が形成されたものや、シリコンで形成されたものなどである。第1の台座部および前記第2の台座部が、めっきで形成される場合、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形成することができる。また、第1の台座部15とフィルム2との間、および第2の台座部16と赤外線遮へい層6との間には導電層9が形成されている。導電層9は、フィルムおよび赤外遮へい層のフィルムと対向する面に形成される。   As shown in FIG. 1, the first pedestal portion 15 and the second pedestal portion have a divided structure. Moreover, the 1st base part 15 and the 2nd base part 16 are a rectangular frame type shape which has a through-hole in the center, and the film 2 is formed so that the opening edge of the one side may be covered. Moreover, the 1st base part 15 is arrange | positioned in the part by which the cold junction of a film is arrange | positioned. The 2nd base part 16 is arrange | positioned in the part extended and arrange | positioned from the outer peripheral part in the surface side facing a film in an infrared shielding layer. The second pedestal 16 is thermally connected to the infrared shielding layer. The first pedestal portion 15 and the second pedestal portion 16 are, for example, those in which a plating layer is formed on the conductive layer 9 having electrical conductivity, or those formed of silicon. When the first pedestal portion and the second pedestal portion are formed by plating, the main component is a material selected from nickel, gold, platinum, rhodium, iron, palladium, copper, or a material selected from these materials. Can be made of material. In addition, a conductive layer 9 is formed between the first pedestal 15 and the film 2 and between the second pedestal 16 and the infrared shielding layer 6. The conductive layer 9 is formed on the surface facing the film and the film of the infrared shielding layer.

また、フィルムのサーモパイル側の面の冷接点7が配置された部分に絶縁層5が形成されている。絶縁層5上には、赤外線遮へい部6が形成されている。また、赤外線遮へい層は、フィルムの外周部分から延出して配置されている。絶縁層5は、例えば紫外線硬化型のエポキシ系フォトレジストで形成される。赤外線遮へい層(赤外線反射層)は、めっきで形成された場合、ニッケル、金、白金から選ばれる材料、またはこれらから選ばれる材料を主成分とする材料で形成することができる。   In addition, an insulating layer 5 is formed at a portion where the cold junction 7 is disposed on the surface of the thermopile side of the film. An infrared shielding portion 6 is formed on the insulating layer 5. Further, the infrared shielding layer is disposed so as to extend from the outer peripheral portion of the film. The insulating layer 5 is formed of, for example, an ultraviolet curable epoxy photoresist. When formed by plating, the infrared shielding layer (infrared reflective layer) can be formed of a material selected from nickel, gold, and platinum, or a material mainly composed of a material selected from these materials.

赤外線遮へい層6は、赤外線を反射することで遮へいする赤外線反射層、または赤外線を吸収することで遮へいする赤外線吸収層のいずれかで構成されている。赤外線遮へい層(赤外線反射層)は、スパッタリングで形成された場合、AlやAgなどの材料で形成することができる。赤外線遮へい層(赤外線吸収層)は、真空蒸着法で形成された場合、金黒等の材料で形成することができる。赤外線遮へい層(赤外線吸収層)は、スパッタリングで形成された場合、NiCrなどの材料で形成することができる。なお、フィルム2の材料に紫外線硬化型のエポキシ系フォトレジストを用いた場合、熱的な絶縁性も有する。そのため、冷接点と第2の台座部とをさらに熱絶縁することが可能である。   The infrared shielding layer 6 is composed of either an infrared reflecting layer that shields by reflecting infrared rays or an infrared absorbing layer that shields by absorbing infrared rays. When formed by sputtering, the infrared shielding layer (infrared reflective layer) can be formed of a material such as Al or Ag. The infrared shielding layer (infrared absorbing layer) can be formed of a material such as gold black when formed by a vacuum deposition method. The infrared shielding layer (infrared absorbing layer) can be formed of a material such as NiCr when formed by sputtering. In addition, when an ultraviolet curable epoxy-type photoresist is used for the material of the film 2, it also has thermal insulation. Therefore, it is possible to further thermally insulate the cold junction and the second pedestal portion.

なお、図1では、フィルムのサーモパイル側の面が同一平面に形成されているが、製造方法によっては、同一平面に形成されない場合がある。   In FIG. 1, the surface on the thermopile side of the film is formed on the same plane, but depending on the manufacturing method, it may not be formed on the same plane.

次に、このような構成からなるサーモパイル型赤外線センサ1の製造方法について説明する。図3から図10は、サーモパイル型赤外線センサの製造方法を示す工程図である。   Next, the manufacturing method of the thermopile type infrared sensor 1 having such a configuration will be described. 3 to 10 are process diagrams showing a method for manufacturing a thermopile infrared sensor.

図3は剥離層11を形成する剥離層形成工程を示めしている。
まず図3(a)に示すシリコンウエハからなる基板10を用意する。なお、基板10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3(b)、図3(c)は基板10上に剥離層11を形成する工程を示す図である。
図3(b)の工程では、基板10上に赤外線センサを基板10から容易に引き剥がすことができる剥離層11として、銅薄膜等を真空蒸着法により形成する。
FIG. 3 shows a release layer forming step for forming the release layer 11.
First, a substrate 10 made of a silicon wafer shown in FIG. The material of the substrate 10 is not limited to silicon, and metal, glass, ceramics, or the like can be used.
FIG. 3B and FIG. 3C are diagrams showing a process of forming the release layer 11 on the substrate 10.
In the step of FIG. 3B, a copper thin film or the like is formed on the substrate 10 as a release layer 11 that can easily peel the infrared sensor from the substrate 10 by a vacuum deposition method.

さらに、図3(c)の工程では、図3(b)の工程で形成した剥離層11上にマスク等を用いてさらに剥離層11を基板の中央部に図3(b)と同様に形成する。これにより、基板10上に形成された剥離層11は凸状に構成される。この工程により、後述する赤外線遮へい層、絶縁層を形成しない領域を形成することができる。   Further, in the step of FIG. 3C, a release layer 11 is further formed in the center of the substrate in the same manner as in FIG. 3B on the release layer 11 formed in the step of FIG. To do. Thereby, the peeling layer 11 formed on the board | substrate 10 is comprised by convex shape. By this step, a region where an infrared shielding layer and an insulating layer described later are not formed can be formed.

図4は、赤外線遮へい層を形成する赤外線遮へい層パターン形成工程を示している。
図4(a)に示すように、ポジ型フォトレジスト等により、赤外線遮へい層6を形成する部分に開口部を有するフォトレジスト層12を形成する。具体的には、剥離層11の外周部及び基板10の中央部に形成された剥離層11上、すなわち剥離層の凸部分の上に形成する。これにより、基板10の中央部の剥離層11またはフォトレジスト層12と剥離層11の外周部との間に開口部が形成される。
FIG. 4 shows an infrared shielding layer pattern forming process for forming an infrared shielding layer.
As shown in FIG. 4A, a photoresist layer 12 having an opening at a portion where the infrared shielding layer 6 is to be formed is formed of a positive photoresist or the like. Specifically, it is formed on the peeling layer 11 formed on the outer peripheral portion of the peeling layer 11 and the central portion of the substrate 10, that is, on the convex portion of the peeling layer. Thereby, an opening is formed between the release layer 11 or the photoresist layer 12 in the center of the substrate 10 and the outer peripheral portion of the release layer 11.

次いで、図4(b)に示すように、電気めっき法により開口部に赤外線遮へい層6を形成する。図4(a)において、基板10の中央部の剥離層11および剥離層11の外周部にフォトレジスト層12を形成しているため、この部分には赤外線遮へい層6が形成されず、開口部のみに形成することができる。なお、赤外遮へい層6は、スパッタ、真空蒸着等でも形成できる。   Next, as shown in FIG. 4B, an infrared shielding layer 6 is formed in the opening by electroplating. In FIG. 4A, since the photoresist layer 12 is formed in the central portion of the substrate 10 and the outer peripheral portion of the release layer 11, the infrared shielding layer 6 is not formed in this portion, and the opening portion Can only be formed. The infrared shielding layer 6 can also be formed by sputtering, vacuum deposition or the like.

その後、図4(c)に示すように、フォトレジスト層12をエッチングにより剥離する。
赤外線遮へい層6は、赤外線を反射することで遮へいする赤外線反射層、または赤外線を吸収することで遮へいする赤外線吸収層のいずれかで構成されている。
Thereafter, as shown in FIG. 4C, the photoresist layer 12 is removed by etching.
The infrared shielding layer 6 is composed of either an infrared reflecting layer that shields by reflecting infrared rays or an infrared absorbing layer that shields by absorbing infrared rays.

図5は、絶縁層5を形成する絶縁層形成工程を示している。
図5に示すように、電気的に絶縁性を有する材料、例えば紫外線硬化型のエポキシ系フォトレジストをスピンコート法により塗布しフォトレジスト層を形成する。その後、フォトレジスト層に対して露光、現像を行うことによりセンサの平面視の外形を形成するようにパターニングし、絶縁層5を形成する。なお、絶縁層5はポリイミド等を用いても構わない。なお、紫外線硬化型のエポキシ系フォトレジストなど熱的に絶縁性を有する材料を用いることで、冷接点へ熱を伝え難くすることが可能である。
FIG. 5 shows an insulating layer forming step for forming the insulating layer 5.
As shown in FIG. 5, an electrically insulating material, for example, an ultraviolet curable epoxy photoresist is applied by spin coating to form a photoresist layer. Thereafter, exposure and development are performed on the photoresist layer so as to form an outer shape of the sensor in plan view, thereby forming the insulating layer 5. The insulating layer 5 may be made of polyimide or the like. Note that it is possible to make it difficult to transfer heat to the cold junction by using a thermally insulating material such as an ultraviolet curable epoxy photoresist.

図6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からなる薄膜パターンを形成し、サーモパイルを形成するサーモパイル形成工程を示している。   FIG. 6 shows a thermopile forming step of forming a thermopile by forming a thin film pattern made of the first thin film thermocouple material 3 and the second thin film thermocouple material 4.

図6(a)の工程では、第1の薄膜状熱電対材料3を絶縁層5及び剥離層11上にスパッタリング等の真空成膜技術を用いて成膜し第1の薄膜パターンを形成する。   In the step of FIG. 6A, the first thin film thermocouple material 3 is formed on the insulating layer 5 and the release layer 11 using a vacuum film formation technique such as sputtering to form a first thin film pattern.

さらに、図6(b)の工程で不要部分にマスクを行い、第2の薄膜状熱電対材料4を第1の薄膜状熱電対材料3、絶縁層5、及び剥離層上に図6(a)と同様の方法を用いて成膜し、第2の薄膜パターンを形成する。成膜後、マスクにエッチングを施し、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、すなわち前記第1の薄膜パターンと前記第2の薄膜パターンとの熱電対接点である冷接点7及び温接点8を形成する。第1の薄膜状熱電対材料3と第2の薄膜状熱電対材料4の熱電材料はNiとAuなど様々な熱電材料の組み合わせが可能である。   Further, unnecessary portions are masked in the step of FIG. 6B, and the second thin film thermocouple material 4 is formed on the first thin film thermocouple material 3, the insulating layer 5, and the release layer as shown in FIG. ) To form a second thin film pattern. After the film formation, the mask is etched, and the first thin film thermocouple material 3 and the second thin film thermocouple material 4, that is, the thermocouple of the first thin film pattern and the second thin film pattern. A cold junction 7 and a warm junction 8 which are contacts are formed. The thermoelectric material of the first thin film thermocouple material 3 and the second thin film thermocouple material 4 can be a combination of various thermoelectric materials such as Ni and Au.

さらに、膜状熱電対と同じ材料を用いて図2に記載した出力電極14を構成することで、膜状熱電対の形成工程と同時に出力電極14を形成することができる。よって、サーモパイル型赤外線センサを配線基板に実装する際、出力電極14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赤外線センサを提供できる。   Furthermore, by forming the output electrode 14 shown in FIG. 2 using the same material as the film-shaped thermocouple, the output electrode 14 can be formed simultaneously with the film-shaped thermocouple forming process. Therefore, when the thermopile infrared sensor is mounted on the wiring board, it is not necessary to separately form an output electrode in order to electrically connect the output electrode 14 and the electrode pad of the wiring board by wire bonding or a conductive material. . Therefore, the mounting area can be reduced, and a small thermopile infrared sensor can be provided.

図7は、フィルム2を形成するフィルム層形成工程を示している。
図7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を剥離層11、赤外線遮へい層6、絶縁層5、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を覆うようにスピンコート法により塗布し、フォトレジスト層を形成する。なお、フィルムは、電気的に絶縁性を有し、樹脂を主成分とする材料で形成することが可能である。その後、フォトレジスト層に対して露光、現像を行う。この工程で、フォトレジスト層のうち、剥離層11及び赤外線遮へい層6のうち外周部分、すなわちセンサの外周部分を構成する部分を除去する。これにより、残ったフォトレジスト層がフィルム2を形成することになる。このとき、薄膜状熱電対材料3,4及び出力電極14(図2)は、絶縁性フィルム2内に埋没することとなる。なお、フィルム2はポリイミド等を用いても構わない。また、これにより、赤外線遮へい層6は、フィルムの外周部分から延出して配置される部分を有している。
FIG. 7 shows a film layer forming step for forming the film 2.
As shown in FIG. 7, an ultraviolet curable epoxy-type photoresist covers the release layer 11, the infrared shielding layer 6, the insulating layer 5, the first thin film thermocouple material 3, and the second thin film thermocouple material 4. In this way, a photoresist layer is formed by applying by spin coating. Note that the film can be formed of a material that is electrically insulating and has a resin as a main component. Thereafter, the photoresist layer is exposed and developed. In this step, of the photoresist layer, the outer peripheral portion of the release layer 11 and the infrared shielding layer 6, that is, the portion constituting the outer peripheral portion of the sensor is removed. Thereby, the remaining photoresist layer forms the film 2. At this time, the thin film thermocouple materials 3 and 4 and the output electrode 14 (FIG. 2) are buried in the insulating film 2. The film 2 may be made of polyimide or the like. Thereby, the infrared shielding layer 6 has the part extended and arrange | positioned from the outer peripheral part of a film.

図8、図9は、膜状熱電対の冷接点7からの熱を放熱し、温接点8の温度を一定に保つための台座部15、16を形成する台座部形成工程を示している。   FIGS. 8 and 9 show a pedestal forming process for forming pedestals 15 and 16 for radiating heat from the cold junction 7 of the film thermocouple and keeping the temperature of the hot junction 8 constant.

図8(a)はフィルム2上に電気的に導電性を有する導電層9を形成する工程を示す図である。この工程に置いて、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フィルム2上に導電層9を形成する。   FIG. 8A is a diagram showing a process of forming the electrically conductive layer 9 on the film 2. In this step, a conductive layer 9 is formed on the film 2 by sequentially forming a chromium and copper thin film by sputtering or the like.

図8(b)は、導電層9上にフォトレジスト層17を形成する工程を示す図である。この工程では、導電層9上にドライフィルムフォトレジストにより第1の台座部15、第2の台座部16となる部分に開口部を有するフォトレジスト層17を形成する。具体的にはフォトレジスト層17は、導電層9上の基板の端の部分、導電層9上のフィルム2の端の部分、および導電層9上のフィルム2の中央部に形成される。よって、開口部は、フィルムにおいて冷接点が配置された部分と、赤外線遮へい層のうちフィルムの外周部分から延出して配置された部分に形成されている。   FIG. 8B is a diagram illustrating a process of forming a photoresist layer 17 on the conductive layer 9. In this step, a photoresist layer 17 having openings at portions to be the first pedestal portion 15 and the second pedestal portion 16 is formed on the conductive layer 9 by dry film photoresist. Specifically, the photoresist layer 17 is formed on the end portion of the substrate on the conductive layer 9, the end portion of the film 2 on the conductive layer 9, and the central portion of the film 2 on the conductive layer 9. Therefore, the opening is formed in the part where the cold junction is arranged in the film and the part arranged to extend from the outer peripheral part of the film in the infrared shielding layer.

図8(c)は、導電層9上の露出している部分にニッケルめっき層を形成する工程を示す図である。この工程では、導電層9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(第1の台座部15、第2の台座部16)を形成する。なお、赤外線遮へい層6が導電性を有している場合、赤外線遮へい層6上に導電層9を形成しなくても第2の台座部16を形成することができる。   FIG. 8C is a diagram showing a process of forming a nickel plating layer on the exposed portion on the conductive layer 9. In this step, a nickel plating layer (first pedestal portion 15 and second pedestal portion 16) having a thickness of 30 μm is formed by electroplating using the conductive layer 9. When the infrared shielding layer 6 has conductivity, the second pedestal 16 can be formed without forming the conductive layer 9 on the infrared shielding layer 6.

図9(a)は、フォトレジスト層17を剥離する工程を示す図である。図7の工程後、図9(a)に示すように、フォトレジスト層17をエッチングにより剥離する。   FIG. 9A is a diagram illustrating a process of removing the photoresist layer 17. After the step of FIG. 7, as shown in FIG. 9A, the photoresist layer 17 is removed by etching.

図9(b)は、導電層9の一部を除去し、第1の台座部15と第2の台座部16を熱的に絶縁する工程を示す図である。図9(b)に示すように、ニッケルめっき層(第1の台座部15、第2の台座部16)をマスキング層として、導電層9のうちニッケルめっき層を形成していない、すなわち露出している部分をエッチングにより除去する。これにより、熱的に絶縁された第1の台座部15及び第2の台座部16を形成する。この工程で、フィルム2内に複数の膜状熱電対及び出力電極14(図2)と、第1の台座部15及び第2の台座部16とを有するセンサ本体部分が剥離層11上に形成される。   FIG. 9B is a diagram showing a process of removing a part of the conductive layer 9 and thermally insulating the first pedestal portion 15 and the second pedestal portion 16. As shown in FIG. 9B, the nickel plating layer (the first pedestal portion 15 and the second pedestal portion 16) is used as a masking layer and the nickel plating layer is not formed in the conductive layer 9, that is, exposed. The portion that is present is removed by etching. Thereby, the 1st base part 15 and the 2nd base part 16 which were thermally insulated are formed. In this step, a sensor body portion having a plurality of film-like thermocouples and output electrodes 14 (FIG. 2), a first pedestal portion 15 and a second pedestal portion 16 is formed on the release layer 11 in the film 2. Is done.

図10は、基板10と剥離層11の界面からセンサ本体部を引き剥がす工程と、剥離層11をエッチングにより除去する剥離工程を示している。   FIG. 10 shows a step of peeling the sensor body from the interface between the substrate 10 and the release layer 11 and a release step of removing the release layer 11 by etching.

図10(a)は、剥離層11の一部を除去する工程を示す図である。図10(a)に示すように、基板の外周部分において、剥離層の表面を露出している部分をエッチングにより除去する。   FIG. 10A is a diagram illustrating a process of removing a part of the release layer 11. As shown in FIG. 10A, the portion of the outer peripheral portion of the substrate where the surface of the release layer is exposed is removed by etching.

図10(b)は、基板10を剥離層11から剥離する工程を示す図である。図10(b)に示すように、基板10を剥離層11との界面で引き剥がす。   FIG. 10B is a diagram illustrating a process of peeling the substrate 10 from the peeling layer 11. As shown in FIG. 10B, the substrate 10 is peeled off at the interface with the release layer 11.

図10(c)は、剥離層11を除去する工程である。図10(c)に示すように、エッチングにより剥離層11を除去することにより、膜状熱電対及び出力電極14(図2)がフィルム2に埋没したサーモパイル型赤外線センサ1が作製される。   FIG. 10C is a process of removing the release layer 11. As shown in FIG. 10C, the thermopile infrared sensor 1 in which the film-like thermocouple and the output electrode 14 (FIG. 2) are buried in the film 2 is produced by removing the peeling layer 11 by etching.

以上のように作製されたサーモパイル型赤外線センサ1は、温接点8が配置された受光部と、冷接点7が配置された放熱部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、冷接点7と温接点8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、膜状熱電対や出力電極14がフィルム2に埋没されているため、フィルム2の受光部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サーモパイル型赤外線センサ1を提供できる。さらに、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。   The thermopile infrared sensor 1 manufactured as described above has an insulating film 2 in which a light receiving portion in which a hot junction 8 is arranged and a heat radiating portion in which a cold junction 7 is arranged are made of an epoxy resin having a low thermal conductivity. Therefore, a large temperature difference can be created between the cold junction 7 and the hot junction 8. Thereby, an output voltage can be made higher. At the same time, since the film-like thermocouple and the output electrode 14 are buried in the film 2, the surface of the light receiving part of the film 2 becomes a flat surface. Therefore, it is possible to provide the thermopile infrared sensor 1 in which the temperature uniformity of the light receiving portion is increased and a stable output can be given. Furthermore, since heat radiation due to the unevenness of the film 2 can be minimized, the sensitivity can be further improved.

また、第1の台座部15を金属材料で形成することで、フィルム2の放熱部がフィルム2に対して十分熱伝導性が良い第1の台座部15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の冷接点7から第1の台座部15を伝って熱が放熱され易くなるため、冷接点7の放熱効果が高まる。これにより、冷接点7の温度上昇を防ぐことができるので、冷接点7と温接点8との温度差を大きくすることができ、膜状熱電対の起電力を大きくすることができる。   Further, by forming the first pedestal portion 15 with a metal material, the heat radiating portion of the film 2 is supported by the first pedestal portion 15 having sufficiently good thermal conductivity with respect to the film 2. As a result, heat is easily radiated from the cold junction 7 of the film-shaped thermocouple that needs to avoid the temperature rise as much as possible through the first pedestal portion 15, so that the heat dissipation effect of the cold junction 7 is enhanced. Thereby, since the temperature rise of the cold junction 7 can be prevented, the temperature difference between the cold junction 7 and the hot junction 8 can be increased, and the electromotive force of the film thermocouple can be increased.

また、前記フィルム2における前記熱電対の冷接点7側と重なる領域に赤外遮へい層6が配置される構成とした。この赤外遮へい層6により、被測定物から照射される温接点8側領域に吸収されるべき赤外線の一部が赤外遮へい層6によって吸収することにより生じた熱は、赤外遮へい層6と第2の台座部16が金属で接続されることにより効率よく放熱される。さらに、台座部は冷接点下に配置された第1の台座部15と赤外線遮へい層下に配置され、第1の台座部15と熱絶縁された第2の台座部16とに分割している。これにより、赤外線による冷接点7の温度上昇を防ぎ、サーモパイルの感度をさらに向上させることができる。 なお、本実施形態において、剥離層11を形成したが、剥離層11を形成せずに基板に直接赤外線遮へい層等を形成して、製造された赤外線センサを基板から剥離してもよい。   In addition, an infrared shielding layer 6 is arranged in a region of the film 2 that overlaps the cold junction 7 side of the thermocouple. With this infrared shielding layer 6, heat generated by the infrared shielding layer 6 absorbing a part of infrared rays to be absorbed in the region of the hot junction 8 irradiated from the object to be measured is the infrared shielding layer 6. The second pedestal portion 16 is connected with a metal to efficiently dissipate heat. Further, the pedestal portion is divided into a first pedestal portion 15 disposed under the cold junction and an infrared shielding layer, and is divided into a first pedestal portion 15 and a second pedestal portion 16 that is thermally insulated. . Thereby, the temperature rise of the cold junction 7 by infrared rays can be prevented, and the sensitivity of the thermopile can be further improved. In the present embodiment, the release layer 11 is formed. However, the manufactured infrared sensor may be released from the substrate by forming an infrared shielding layer or the like directly on the substrate without forming the release layer 11.

図11は、第一実施形態におけるサーモパイル型赤外線センサモジュール20の断面を示したものである。図11に示すように、サーモパイル型赤外線センサ1の第1の台座部15と第2の台座部16とがはんだ21付けにより実装され、サーモパイル型赤外線センサ1の第1の台座部15と第2の台座部16と、配線基板23の配線22が熱的に接続されている。これにより、第1の台座部15と第2の台座部16の熱を効率よく配線基板23の配線22に放熱することができる。これにより、他の部品とともに実装することができ、実装工程を簡略化、コストダウンを図ることができる。   FIG. 11 shows a cross section of the thermopile infrared sensor module 20 in the first embodiment. As shown in FIG. 11, the first pedestal 15 and the second pedestal 16 of the thermopile infrared sensor 1 are mounted by soldering 21, and the first pedestal 15 and the second pedestal 15 of the thermopile infrared sensor 1 are mounted. The pedestal portion 16 and the wiring 22 of the wiring board 23 are thermally connected. Thereby, the heat of the 1st base part 15 and the 2nd base part 16 can be thermally radiated to the wiring 22 of the wiring board 23 efficiently. Thereby, it can mount with other components, can simplify a mounting process and can aim at cost reduction.

次に、本発明の第二実施形態におけるサーモパイル型赤外線センサについて説明する。なお、第一実施形態と同様の構成については、その詳細な説明を省略する。第二実施形態におけるサーモパイル型赤外線センサにおいて、第1の台座部、第2の台座部、及び導電層9が異なる点を除き、第一実施形態と同様である。   Next, the thermopile type infrared sensor according to the second embodiment of the present invention will be described. The detailed description of the same configuration as that of the first embodiment is omitted. The thermopile infrared sensor according to the second embodiment is the same as the first embodiment except that the first pedestal part, the second pedestal part, and the conductive layer 9 are different.

図12は、本発明の第二実施形態におけるサーモパイル型赤外線センサ30の断面を示したものである。   FIG. 12 shows a cross section of the thermopile infrared sensor 30 in the second embodiment of the present invention.

図12に示すように、第二実施形態のサーモパイル型赤外線センサ30は、例えば、P型の単結晶Si基板24に支えられた熱を伝え難い絶縁基材25にサーモパイルを有する。サーモパイルは、異種金属3、4の互いの端部を接点として接続した熱電対を複数直列接続して構成される。上記異種金属は、AuとNiなど、組み合わせる金属は様々考えられる。絶縁基材25は、Si基板24のエッチングに耐えるSi3N4を含む薄膜である。前記絶縁基材25の端面に沿って伝熱層26が形成され、伝熱層26と冷接点7側の絶縁層27上には赤外線を遮へいする赤外線遮へい層6が配される。伝熱層26は、スパッタリング等により形成されるNi等の金属である。サーモパイルにおける温接点8側は、絶縁基材25の中央付近にあり、下のSi基板24は熱容量を懸念してエッチング除去される。サーモパイルにおける冷接点7側は、冷接点への熱の流入を懸念して、絶縁基材25の端部に沿った部分のSi基板24をエッチング除去し、Si基板24を2つに分離する。すなわち、分離されたSi基板24は第一実施形態の第1の台座部および第2の台座部に相当する。また、サーモパイルにおける冷接点7側は、絶縁基材25の周辺付近にあり、下のSi基板24は絶縁基材25を支える形態となっている。   As shown in FIG. 12, the thermopile infrared sensor 30 of the second embodiment has a thermopile on an insulating base material 25 that is difficult to transfer heat supported by a P-type single crystal Si substrate 24, for example. The thermopile is configured by connecting in series a plurality of thermocouples in which the ends of different metals 3 and 4 are connected as contact points. Various metals can be conceived as the dissimilar metals such as Au and Ni. The insulating base 25 is a thin film containing Si 3 N 4 that can withstand etching of the Si substrate 24. A heat transfer layer 26 is formed along the end face of the insulating substrate 25, and an infrared shielding layer 6 for shielding infrared rays is disposed on the heat transfer layer 26 and the insulating layer 27 on the cold junction 7 side. The heat transfer layer 26 is a metal such as Ni formed by sputtering or the like. The hot contact 8 side of the thermopile is near the center of the insulating base material 25, and the lower Si substrate 24 is etched away in view of heat capacity. The cold junction 7 side in the thermopile is concerned about the inflow of heat to the cold junction, and etches away the Si substrate 24 in the portion along the end of the insulating base material 25 to separate the Si substrate 24 into two. That is, the separated Si substrate 24 corresponds to the first pedestal portion and the second pedestal portion of the first embodiment. Further, the cold junction 7 side of the thermopile is in the vicinity of the periphery of the insulating base material 25, and the lower Si substrate 24 is configured to support the insulating base material 25.

サーモパイルは、赤外線を透過する絶縁層27により覆われている。温接点8側の絶縁層27上には赤外線を受光する赤外線吸収層13が配される。   The thermopile is covered with an insulating layer 27 that transmits infrared rays. An infrared absorption layer 13 that receives infrared rays is disposed on the insulating layer 27 on the warm junction 8 side.

以上の構造のサーモパイル型赤外線センサ30は、Si基板により第1の台座部および第2の台座部が形成されているため、外部からの赤外線が冷接点7側に照射されても、冷接点7に直接到達することはなく、冷接点7の温度上昇を抑えられ、測定感度が向上する。サーモパイル型赤外線センサ30は、他の製造プロセスで作成されたセンサ素子に、スパッタや、蒸着等の方法で伝熱層26、赤外線遮へい層6を形成させることで同構造を形成することができる。すなわち本実施形態においても、電気的に絶縁性を有するフィルムと、フィルムの一方の面側に配置されたサーモパイルと、フィルムの一部を覆う赤外線遮へい層と、フィルムを支持する台座部と、を備えたサーモパイル型赤外線センサにおいて、フィルムは、樹脂を主成分とする材料で構成され、サーモパイルは、一部または全体が前記フィルムに埋没し、前記フィルムの面方向に沿って直列に接合された複数の膜状熱電対からなり、膜状熱電対は、互いに接合された2種類の膜状材料からなり、複数の膜状熱電対のうち、一の膜状熱電対における第1の膜状材料との一端側と、一の膜状材料における第2の膜状材料の一端側とを接続した温接点を前記フィルムの中央部に配置するとともに、一の膜状熱電対における第1の膜状材料の他端側と、一の膜状熱電対に隣接する膜状熱電対における第2の膜状材料の他端側とを接続した冷接点をフィルムの外周部分に配置し、赤外線遮へい層は、フィルムの一方の面側において冷接点を、フィルムの一方の面の外周部分に形成された絶縁層を介して覆うとともに、フィルムの外周部分から延出して配置され、台座部は、前記フィルムの他方の面側における冷接点が配置された部分に配置された第1の台座部と、赤外線遮へい層におけるフィルムと対向する面側における外周部分から延出して配置された部分に配置され、第1の台座部と熱的に絶縁されるとともに、赤外線遮へい層と熱的に接続する第2の台座部と、で構成されている。   In the thermopile infrared sensor 30 having the above structure, the first pedestal portion and the second pedestal portion are formed by the Si substrate. Therefore, even if infrared rays from the outside are irradiated to the cold junction 7 side, the cold junction 7 Therefore, the temperature rise of the cold junction 7 is suppressed, and the measurement sensitivity is improved. The thermopile infrared sensor 30 can form the same structure by forming the heat transfer layer 26 and the infrared shielding layer 6 on a sensor element produced by another manufacturing process by a method such as sputtering or vapor deposition. That is, also in this embodiment, an electrically insulating film, a thermopile disposed on one surface side of the film, an infrared shielding layer covering a part of the film, and a pedestal portion that supports the film, In the provided thermopile infrared sensor, the film is made of a resin-based material, and the thermopile is partly or wholly embedded in the film and joined in series along the surface direction of the film. The film thermocouple is composed of two kinds of film materials bonded to each other, and the first film material in one film thermocouple among the plurality of film thermocouples A hot junction connecting one end side of the second film-like material and one end side of the second film-like material in the one film-like material is disposed in the center of the film, and the first film-like material in the one film-like thermocouple The other end of And a cold junction connecting the other end of the second film material in the film thermocouple adjacent to the one film thermocouple is disposed on the outer peripheral portion of the film, and the infrared shielding layer is formed on one side of the film. On the surface side, the cold junction is covered with an insulating layer formed on the outer peripheral portion of one surface of the film, and is extended from the outer peripheral portion of the film, and the pedestal portion is on the other surface side of the film The first pedestal portion disposed in the portion where the cold junction is disposed and the first pedestal portion and the heat disposed in the portion disposed extending from the outer peripheral portion on the surface facing the film in the infrared shielding layer. And a second pedestal portion thermally insulated from the infrared shielding layer.

次に、本発明の第三実施形態におけるサーモパイル型赤外線センサについて説明する。
図13は、第三実施形態におけるサーモパイル型赤外線センサ40の断面を示したものである。なお、第一実施形態と同様の構成については、その詳細な説明を省略する。第三実施形態におけるサーモパイル型赤外線センサにおいて、フィルムの第1の台座部15が形成された側の面における温接点が形成された部分に、赤外線吸収層13が形成されていることを除き、第一実施形態と同様である。
Next, the thermopile type infrared sensor according to the third embodiment of the present invention will be described.
FIG. 13 shows a cross section of the thermopile infrared sensor 40 in the third embodiment. The detailed description of the same configuration as that of the first embodiment is omitted. In the thermopile type infrared sensor according to the third embodiment, the infrared absorption layer 13 is formed on the surface of the film where the first pedestal 15 is formed, except that the infrared absorption layer 13 is formed on the portion where the hot junction is formed. It is the same as that of one embodiment.

図13に示すように、第三実施形態におけるサーモパイル型赤外線センサにおいて、フィルムの第1の台座部15が形成された側の面における温接点が形成された部分に、赤外線吸収層13が形成されている。赤外線吸収層13は、スパッタリングや真空蒸着等で形成するNiCr合金や金黒等である。被測定物から照射される赤外線が赤外吸収膜13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、熱電対の温接点8側を速やかに温度上昇させることができる。これにより、サーモパイルの感度をさらに向上させることができる。   As shown in FIG. 13, in the thermopile type infrared sensor according to the third embodiment, the infrared absorption layer 13 is formed in the portion where the hot junction is formed on the surface of the film where the first pedestal 15 is formed. ing. The infrared absorption layer 13 is a NiCr alloy or gold black formed by sputtering, vacuum deposition, or the like. Infrared rays irradiated from the object to be measured are absorbed by the infrared absorption film 13. Therefore, the temperature of the hot junction 8 side of the thermocouple can be quickly raised by the infrared rays absorbed by the infrared absorption film. Thereby, the sensitivity of a thermopile can further be improved.

1、30、40、100 サーモパイル型赤外線センサ
2 フィルム
3、 103 第一熱電材料
4、 104 第二熱電材料
5、 27、 102 絶縁層
6、 106 赤外線遮へい層
7、 107 冷接点
8、 108 温接点
9 導電層
10、 101 基板
11 剥離層
12、17 フォトレジスト層
13、113 赤外線吸収層
14 出力電極
15、16 台座部(金属)
20 サーモパイル型赤外線センサモジュール
21 はんだ
22 配線
23 配線基板
24 Si基板
25 絶縁基材
26 伝熱層
105 保護膜
1, 30, 40, 100 Thermopile infrared sensor 2 Film 3, 103 First thermoelectric material 4, 104 Second thermoelectric material 5, 27, 102 Insulating layer 6, 106 Infrared shielding layer 7, 107 Cold junction 8, 108 Hot junction 9 Conductive layer 10, 101 Substrate 11 Release layer 12, 17 Photoresist layer 13, 113 Infrared absorbing layer 14 Output electrode 15, 16 Base (metal)
20 Thermopile Infrared Sensor Module 21 Solder 22 Wiring 23 Wiring Substrate 24 Si Substrate 25 Insulating Base 26 Heat Transfer Layer 105 Protective Film

Claims (15)

電気的に絶縁性を有するフィルムと、前記フィルムの一方の面側に配置されたサーモパイルと、前記フィルムの一部を覆う赤外線遮へい層と、前記フィルムを支持する台座部と、を備えたサーモパイル型赤外線センサにおいて、
前記フィルムは、樹脂を主成分とする材料で構成され、
前記サーモパイルは、一部または全体が前記フィルムに埋没し、前記フィルムの面方向に沿って直列に接合された複数の膜状熱電対からなり、
前記膜状熱電対は、互いに接合された2種類の膜状材料からなり、前記複数の膜状熱電対のうち、一の膜状熱電対における第1の膜状材料との一端側と、前記一の膜状材料における第2の膜状材料の一端側とを接続した温接点を前記フィルムの中央部側に配置するとともに、前記一の膜状熱電対における第1の膜状材料の他端側と、前記一の膜状熱電対に隣接する膜状熱電対における前記第2の膜状材料の他端側とを接続した冷接点を前記フィルムの外周部分に配置し、
前記赤外線遮へい層は、前記フィルムの一方の面側において前記冷接点を、前記フィルムの一方の面の外周部分に形成された絶縁層を介して覆うとともに、前記フィルムの外周部分から延出して配置され、
前記台座部は、前記フィルムの他方の面側における前記冷接点が配置された部分に配置された第1の台座部と、前記赤外線遮へい層における前記フィルムと対向する面側における外周部分から延出して配置された部分に配置され、前記第1の台座部と熱的に絶縁されるとともに、前記赤外線遮へい層と熱的に接続する第2の台座部と、で構成されることを特徴とするサーモパイル型赤外線センサ。
A thermopile type comprising an electrically insulating film, a thermopile disposed on one surface of the film, an infrared shielding layer covering a part of the film, and a pedestal for supporting the film. In infrared sensor,
The film is composed of a resin-based material,
The thermopile is composed of a plurality of film-like thermocouples that are partly or wholly embedded in the film and joined in series along the surface direction of the film,
The film-shaped thermocouple is composed of two kinds of film-shaped materials joined to each other, and one end side of the film-shaped thermocouple with the first film-shaped material in one film-shaped thermocouple, A hot junction connecting one end side of the second film-like material in one film-like material is arranged on the center side of the film, and the other end of the first film-like material in the one film-like thermocouple A cold junction connecting the side and the other end of the second film material in the film thermocouple adjacent to the one film thermocouple is disposed on the outer peripheral portion of the film,
The infrared shielding layer covers the cold junction on one surface side of the film via an insulating layer formed on the outer peripheral portion of the one surface of the film, and extends from the outer peripheral portion of the film. And
The pedestal portion extends from a first pedestal portion disposed at a portion where the cold junction is disposed on the other surface side of the film, and an outer peripheral portion on a surface side facing the film in the infrared shielding layer. And a second pedestal portion that is thermally insulated from the first pedestal portion and thermally connected to the infrared shielding layer. Thermopile type infrared sensor.
前記第1の台座部および前記第2の台座部が、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1に記載のサーモパイル型赤外線センサ。   2. The thermopile infrared sensor according to claim 1, wherein the first pedestal portion and the second pedestal portion are made of metal deposited by a plating method. 前記フィルムの他方の面および前記赤外遮へい層の前記フィルムと対向する面に電気的に導電性を有する導電層が形成され、前記第1の台座部が、前記フィルムに接合する導電層から析出され、前記第2の台座部が、前記赤外遮へい部に接合する前記導電層から析出されることを特徴とする請求項2に記載のサーモパイル型赤外線センサ。   An electrically conductive layer is formed on the other surface of the film and the surface of the infrared shielding layer facing the film, and the first pedestal is deposited from the conductive layer bonded to the film. The thermopile infrared sensor according to claim 2, wherein the second pedestal portion is deposited from the conductive layer bonded to the infrared shielding portion. 前記第1の台座部および前記第2の台座部が、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2または請求項3に記載のサーモパイル型赤外線センサ。   The first pedestal part and the second pedestal part are materials selected from nickel, gold, platinum, rhodium, iron, palladium, copper, or a material mainly composed of a material selected from these materials. The thermopile type infrared sensor according to claim 2 or 3. 前記赤外線遮へい層が、赤外線反射層であることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載のサーモパイル型赤外線センサ。   The thermopile infrared sensor according to any one of claims 1 to 4, wherein the infrared shielding layer is an infrared reflecting layer. 前記赤外線反射層が、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5に記載したサーモパイル型赤外線センサ。   6. The thermopile type infrared sensor according to claim 5, wherein the infrared reflecting layer is made of a metal deposited by a plating method. 前記赤外線遮へい層が、赤外線吸収層であることを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載したサーモパイル型赤外線センサ。   The thermopile infrared sensor according to any one of claims 1 to 6, wherein the infrared shielding layer is an infrared absorbing layer. 前記赤外線吸収層が、金黒またはNiCr合金などの赤外線吸収性が高い金属からなることを特徴とする請求項7に記載したサーモパイル型赤外線センサ。   The thermopile infrared sensor according to claim 7, wherein the infrared absorption layer is made of a metal having high infrared absorption such as gold black or NiCr alloy. 前記フィルムの他方の面側における温接点が配置された部分に、赤外線吸収層を形成させることを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載のサーモパイル型赤外線センサ。   The thermopile type infrared sensor according to any one of claims 1 to 8, wherein an infrared absorption layer is formed in a portion where a hot junction is disposed on the other surface side of the film. 前記第1の台座部および前記第2の台座部が、実装により配線基板と熱的に接合することを特徴とする請求項1から9のいずれか一項に記載のサーモパイル型赤外線センサ。   The thermopile infrared sensor according to any one of claims 1 to 9, wherein the first pedestal portion and the second pedestal portion are thermally bonded to a wiring board by mounting. 基板の外周部分に、赤外線遮へい層を形成する赤外線遮へい層形成工程と、
前記赤外線遮へい層上の一部に、絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、
前記絶縁層上及び前記基板上に、膜状熱電対を構成する第1の材料からなる第1の薄膜パターンを形成し、前記膜状熱電対を構成する第2の材料からなり、前記第1の薄膜パターンと接合する第2薄膜パターンを形成するとともに、前記第1の薄膜パターンと前記第2の薄膜パターンとの接点である温接点および冷接点をそれぞれ前記基板上および前記絶縁層上に形成してサーモパイルを形成するサーモパイル形成工程と、
前記サーモパイルを覆うように、電気的に絶縁性を有する樹脂を主成分とするフィルムを形成するフィルム層形成工程と、
前記フィルムの前記冷接点が配置された部分に第1の台座部を形成し、前記赤外線遮へい層の露出した部分に第2の台座部を形成する台座部形成工程と、
前記基板を剥離する剥離工程と、
を備えていることを特徴とするサーモパイル型赤外線センサの製造方法。
An infrared shielding layer forming step for forming an infrared shielding layer on the outer peripheral portion of the substrate;
An insulating layer forming step of forming an insulating layer on a part of the infrared shielding layer;
On the insulating layer and the substrate, a first thin film pattern made of a first material constituting a film-shaped thermocouple is formed, and made of a second material constituting the film-shaped thermocouple, the first Forming a second thin film pattern to be joined to the thin film pattern, and forming a hot contact point and a cold contact point as a contact point between the first thin film pattern and the second thin film pattern on the substrate and the insulating layer, respectively. A thermopile forming step of forming a thermopile,
A film layer forming step of forming a film mainly composed of an electrically insulating resin so as to cover the thermopile;
Forming a first pedestal portion in the portion of the film where the cold junction is disposed, and forming a second pedestal portion in the exposed portion of the infrared shielding layer; and
A peeling step of peeling the substrate;
A method for manufacturing a thermopile type infrared sensor.
基板上に剥離層を形成する剥離層形成工程と、
前記剥離層の外周部分に、赤外線遮へい層を形成する赤外線遮へい層形成工程と、
前記赤外線遮へい層上の前記剥離層の中央部側に、絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、
前記絶縁層上及び前記剥離層上に、膜状熱電対を構成する第1の材料からなる第1の薄膜パターンを形成し、前記膜状熱電対を構成する第2の材料からなり、前記第1の薄膜パターンと接合する第2薄膜パターンを形成するとともに、前記第1の薄膜パターンと前記第2の薄膜パターンとの接点である温接点および冷接点をそれぞれ前記剥離層上および前記絶縁層上に形成してサーモパイルを形成するサーモパイル形成工程と、
前記サーモパイルを覆うように、電気的に絶縁性を有する樹脂を主成分とするフィルムを形成するフィルム層形成工程と、
前記フィルムの前記冷接点が配置された部分に第1の台座部を形成し、前記赤外線遮へい層の露出した部分に第2の台座部を形成する台座部形成工程と、
前記剥離層を除去する剥離工程と、
を備えていることを特徴とするサーモパイル型赤外線センサの製造方法。
A release layer forming step of forming a release layer on the substrate;
An infrared shielding layer forming step of forming an infrared shielding layer on the outer peripheral portion of the release layer; and
An insulating layer forming step of forming an insulating layer on the central side of the release layer on the infrared shielding layer;
On the insulating layer and the release layer, a first thin film pattern made of a first material constituting a film-like thermocouple is formed, and made of a second material constituting the film-like thermocouple, Forming a second thin film pattern to be bonded to one thin film pattern, and forming a hot contact point and a cold contact point, which are contacts between the first thin film pattern and the second thin film pattern, on the release layer and the insulating layer, respectively Forming a thermopile to form a thermopile;
A film layer forming step of forming a film mainly composed of an electrically insulating resin so as to cover the thermopile;
Forming a first pedestal portion in the portion of the film where the cold junction is disposed, and forming a second pedestal portion in the exposed portion of the infrared shielding layer; and
A peeling step for removing the release layer;
A method for manufacturing a thermopile type infrared sensor.
前記台座部形成工程において、前記赤外遮へい層上および前記フィルム上に電気的に導電性を有する導電層を形成し、前記第1の台座部および前記第2の台座部がそれぞれ前記フィルムおよび前記赤外遮へい層に接合する導電層から析出されることを特徴とする請求項11または請求項12に記載のサーモパイル型赤外線センサの製造方法。   In the base portion forming step, a conductive layer having electrical conductivity is formed on the infrared shielding layer and the film, and the first base portion and the second base portion are the film and the The method for manufacturing a thermopile infrared sensor according to claim 11 or 12, wherein the thermopile infrared sensor is deposited from a conductive layer bonded to the infrared shielding layer. 前記台座部形成工程において、前記導電層を形成した後、前記導電層の基板の端部に形成された部分、前記導電層のフィルムの中央部側に形成された部分および前記導電層の前記フィルムの端部に形成された部分に、フォトレジスト層を形成することを特徴とする請求項13に記載のサーモパイル型赤外線センサの製造方法。   In the pedestal portion forming step, after forming the conductive layer, a portion formed on an end portion of the substrate of the conductive layer, a portion formed on a central portion side of the film of the conductive layer, and the film of the conductive layer The method of manufacturing a thermopile infrared sensor according to claim 13, wherein a photoresist layer is formed on a portion formed at an end of the thermopile type infrared sensor. 前記第1の台座部および前記第2の台座部が、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14に記載のサーモパイル型赤外線センサの製造方法。   The method for manufacturing a thermopile infrared sensor according to claim 14, wherein the first pedestal portion and the second pedestal portion are made of metal deposited by plating.
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