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JPH0581666U - Chip type infrared sensor - Google Patents

Chip type infrared sensor

Info

Publication number
JPH0581666U
JPH0581666U JP2650692U JP2650692U JPH0581666U JP H0581666 U JPH0581666 U JP H0581666U JP 2650692 U JP2650692 U JP 2650692U JP 2650692 U JP2650692 U JP 2650692U JP H0581666 U JPH0581666 U JP H0581666U
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
thermopile element
temperature
infrared
infrared sensor
Prior art date
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Granted
Application number
JP2650692U
Other languages
Japanese (ja)
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JP2582418Y2 (en
Inventor
渡辺  滋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Citizen Watch Co Ltd
Original Assignee
Citizen Watch Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Citizen Watch Co Ltd filed Critical Citizen Watch Co Ltd
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Publication of JPH0581666U publication Critical patent/JPH0581666U/en
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Publication of JP2582418Y2 publication Critical patent/JP2582418Y2/en
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  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
  • Radiation Pyrometers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】サーモパイル素子を封止しているパッケージ各
所における温度差をなくし、赤外線透過窓などからの放
射による出力誤差をなくすことにより、温度変化の大き
な環境においても信頼性の高い出力が得られる赤外線セ
ンサを提供する。 【構成】シリコンウエハーを用いた基板上に形成したサ
ーモパイル素子を、溝を設けたもう一枚のシリコンウエ
ハー基板との間に挟み込み、基板同士を陽極接合法によ
り貼り合わせることで封止した。 【効果】サーモパイル素子が形成された基板と赤外線透
過窓となる基板が非常に近い距離で密着した状態にある
ため、両基板の熱伝達が速やかに行われ両基板温度は常
に同じ温度に保たれる。これによりパッケージ各部分か
らの放射はサーモパイル素子の温度を変化させることは
なく、環境温度変化が大きくとも外部から来た赤外線の
みに応答する信頼性の高い赤外線センサを構築できる。
(57) [Abstract] [Purpose] By eliminating the temperature difference between the various packages enclosing the thermopile element and eliminating the output error due to the radiation from the infrared transmission window, etc., reliability can be improved even in environments with large temperature changes. An infrared sensor capable of obtaining high output is provided. [Structure] A thermopile element formed on a substrate using a silicon wafer was sandwiched between another silicon wafer substrate provided with a groove, and the substrates were bonded together by an anodic bonding method for sealing. [Effect] Since the substrate on which the thermopile element is formed and the substrate serving as the infrared ray transmitting window are in close contact with each other at a very close distance, heat transfer between the two substrates is performed quickly and the temperature of both substrates is always kept at the same temperature. Be done. As a result, the radiation from each part of the package does not change the temperature of the thermopile element, and it is possible to construct a highly reliable infrared sensor that responds only to infrared rays coming from the outside even if the environmental temperature changes greatly.

Description

【考案の詳細な説明】[Detailed description of the device]

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】[Industrial applications]

本考案はサーモパイル素子を用いた赤外線センサに関し、特にサーモパイル素 子を封止する構造に関する。 The present invention relates to an infrared sensor using a thermopile element, and more particularly to a structure for sealing a thermopile element.

【0002】[0002]

【従来の技術】[Prior Art]

従来のサーモパイル素子3を用いた赤外線センサについて、図3を用いて説明 する。まずサーモパイル素子3は絶縁膜の被覆されたヒートシンク34となる基 板10にピット30を設けダイアフラム33を形成し、さらにダイアフラム33 上が温接点38、ヒートシンク34上が冷接点39となるよう熱電対35が多数 配されている。基板10はシリコンウエハー等の熱伝導率の良好な材料を用いて いる。 An infrared sensor using the conventional thermopile element 3 will be described with reference to FIG. First, in the thermopile element 3, a pit 30 is provided on the base plate 10 serving as a heat sink 34 coated with an insulating film to form a diaphragm 33, and a thermocouple is formed so that the diaphragm 33 has a hot junction 38 and the heat sink 34 has a cold junction 39. Many 35 are arranged. The substrate 10 is made of a material having a good thermal conductivity such as a silicon wafer.

【0003】 このサーモパイル素子3は、出力を外部に取り出すため一般にハーメチックシ ール用のヘッダー90にマウントされ、ワイヤーボンディングされている。そし てサーモパイル素子3は経時安定性あるいは物理的な保護も考慮し、キャップ6 2がかぶせられ封止された構造となっている。封止時の内部の気体は不活性ガス が用いられ、普通窒素が用いられる。キャップ62には、赤外線を導入するため 赤外線透過窓6が設けられており、材料としてはシリコンウエハーが使われてい る。The thermopile element 3 is generally mounted on a header 90 for a hermetic seal and wire-bonded to take out an output to the outside. The thermopile element 3 has a structure in which the cap 62 is covered and sealed in consideration of temporal stability and physical protection. An inert gas is used as the internal gas at the time of sealing, and usually nitrogen is used. The cap 62 is provided with an infrared transmitting window 6 for introducing infrared rays, and a silicon wafer is used as a material.

【0004】 このサーモパイル素子3を封止した赤外線センサの動作は次のとおりである。 まずセンサの外部に存在する検出対象物から発せられた赤外線は、赤外線透過窓 6を透過してサーモパイル素子3に達する。ダイアフラム33部は熱容量が小さ いため吸収した赤外線により瞬時に温度上昇するが、ヒートシンク34の部分は 熱容量が大きいうえヘッダー90に接しているため容易には暖められず、ダイア フラム33とヒートシンク90間に温度差が生じる。これに従い、熱電対35の 温接点38と冷接点間39にも温度差が生じるため、直流電圧出力が得られる。 ここで検出対象物から発せられる赤外線の量は検出対象物の温度に相関している ことは知られている。サーモパイル素子3もまた自身の温度に相関した赤外線を 放出しているわけであるから、ダイアフラム33の温度上昇は検出対象物とサー モパイル素子3の温度差によって決まることとなる。つまりはこの赤外線センサ を用いて検出対象物の温度を知ることが出来、この赤外線センサは放射温度計と して働くことになる。The operation of the infrared sensor in which the thermopile element 3 is sealed is as follows. First, the infrared rays emitted from the detection object existing outside the sensor pass through the infrared transmission window 6 and reach the thermopile element 3. Since the diaphragm 33 has a small heat capacity, the temperature of the diaphragm 33 instantly rises due to the infrared rays absorbed, but the heat sink 34 has a large heat capacity and is in contact with the header 90, so that it cannot be easily warmed up. There is a temperature difference. Accordingly, a temperature difference also occurs between the hot junction 38 and the cold junction 39 of the thermocouple 35, so that a DC voltage output can be obtained. Here, it is known that the amount of infrared rays emitted from the detection target is correlated with the temperature of the detection target. Since the thermopile element 3 also emits infrared rays correlated with its own temperature, the temperature rise of the diaphragm 33 is determined by the temperature difference between the object to be detected and the thermopile element 3. In other words, the temperature of the object to be detected can be known using this infrared sensor, and this infrared sensor functions as a radiation thermometer.

【0005】 ところで、サーモパイル素子3に到達する赤外線は赤外線センサの外部からの みではない。当然ながら赤外線センサを構成する赤外線透過窓6あるいはキャッ プ62もある温度を有しているため、そこからの放射赤外線もサーモパイル素子 3には達している。ただし普通赤外線センサを構成するサーモパイル素子3、ヘ ッダー90、キャップ62および赤外線透過窓6は密着しており、定常状態では 熱伝導によりどの部分も同じ温度と考えられる。したがって、赤外線透過窓6や キャップ62から放出される赤外線によりダイアフラム33の温度が上昇し出力 が生じるということはない。しかしながらこの赤外線センサに外部からの急激な 温度変化を与えた場合、たとえばキャップ62部を指で触るなどしたときは、そ の限りではない。キャップ62を触れば触られた極近傍の部分がまず温度上昇し 、その熱が伝達されヘッダー90やサーモパイル素子3を暖めて行く。ただし、 現状外形4〜5mmある赤外線センサではいかに構成要素が密着していようと瞬 時には熱伝達が出来ず、キャップ部とサーモパイル素子3との間には温度差が生 じてしまう。一度温度差が出来れば、キャップ62部からの放射赤外線は無視す ることは出来ず、つまりはキャップ62部から放出される赤外線によってダイア フラム33の温度は変化する。この変化は、出力にノイズという形で現れ、もは や赤外線センサは正しく検出対象物の温度を測定することが不可能となる。By the way, infrared rays reaching the thermopile element 3 are not only from the outside of the infrared sensor. As a matter of course, the infrared transmitting window 6 or the cap 62, which constitutes the infrared sensor, also has a certain temperature, so that the infrared radiation emitted therefrom reaches the thermopile element 3. However, the thermopile element 3, the head 90, the cap 62, and the infrared transmitting window 6 which normally form the infrared sensor are in close contact with each other, and it is considered that all parts have the same temperature due to heat conduction in the steady state. Therefore, the temperature of the diaphragm 33 is not raised by the infrared rays emitted from the infrared ray transmitting window 6 and the cap 62, and the output is not generated. However, this is not the case when a sudden temperature change is given to the infrared sensor from the outside, for example, when the cap 62 is touched with a finger. When the cap 62 is touched, the temperature of the portion in the very vicinity touched first rises, and the heat is transmitted to warm the header 90 and the thermopile element 3. However, in the current infrared sensor having an outer diameter of 4 to 5 mm, no matter how closely the components are in contact, heat cannot be transferred instantaneously, and a temperature difference occurs between the cap portion and the thermopile element 3. Once there is a temperature difference, the infrared radiation emitted from the cap 62 cannot be ignored, that is, the infrared radiation emitted from the cap 62 changes the temperature of the diaphragm 33. This change appears in the form of noise in the output, which makes it impossible for the infrared sensor to correctly measure the temperature of the detection target.

【0006】[0006]

【考案が解決しようとする課題】[Problems to be solved by the device]

上記のように、従来のサーモパイル素子3を用いた赤外線センサにおいては、 急激な温度変化を与えるとキャップ62あるいは赤外線透過窓6からの放射によ り出力に誤差が生じ、放射温度計としては使用できなくなるという問題があった 。そのため従来はこの赤外線センサを放射温度計として用いるときは、熱容量の 大きい金属ブロック等でセンサ全体を保護し、急激な温度変化が及ばないように していた。しかしながら、まったく外部の温度変化の影響をなくすためには非常 に大きなブロックが必要である。そこで現在はこの赤外線センサを正確な放射温 度計として用いる場合は、適当な大きさのブロックは用いるが、結局は使用環境 を制約する必要がある。そしてさらに誤差を補正するために、赤外線透過窓6や キャップ62の温度を別の温度センサでモニターするという言う煩雑な構成が必 要であった。 As described above, in the infrared sensor using the conventional thermopile element 3, when a rapid temperature change is applied, an error occurs in the output due to the radiation from the cap 62 or the infrared transmission window 6, and it is used as a radiation thermometer. There was a problem that I could not do it. Therefore, conventionally, when this infrared sensor was used as a radiation thermometer, the entire sensor was protected by a metal block with a large heat capacity to prevent sudden temperature changes. However, a very large block is necessary to completely eliminate the influence of external temperature changes. Therefore, at present, when this infrared sensor is used as an accurate radiation thermometer, a block of an appropriate size is used, but in the end it is necessary to limit the operating environment. Further, in order to further correct the error, a complicated structure of monitoring the temperature of the infrared transmission window 6 and the cap 62 with another temperature sensor is necessary.

【0007】 そこで本考案の目的は上記の問題を解決し、サーモパイル素子3とパッケージ の他の部分との温度差をなくし、赤外線透過窓6などのパッケージ構成部からの 放射による出力誤差をなくすことにより、ブロック等を必要とせずに温度変化の 激しい環境においても安定した出力が得られる赤外線センサを提供することにあ る。Therefore, an object of the present invention is to solve the above problems, eliminate the temperature difference between the thermopile element 3 and the other parts of the package, and eliminate the output error due to the radiation from the package components such as the infrared transmission window 6. Therefore, it is possible to provide an infrared sensor that can obtain a stable output even in an environment where the temperature changes drastically without the need for a block or the like.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

上記の目的を達成するため本考案においては、おもて面に赤外線検出用のサー モパイル素子が形成されているシリコンウエハーからなる第1基板と、裏面に封 止用溝が施されておりかつ裏面にはガラス膜が形成され、さらにおもて面には金 属膜によるマスクが形成されマスク以外の部分が赤外線透過窓となっているシリ コンウエハーからなる第2基板とにおいて、第1基板のおもて面と第2基板の裏 面とが陽極接合技術を用いることにより接合され密着した状態にあることで、第 1基板おもて面のサーモパイル素子が2枚の基板間に封止された構造であること を特徴とするチップ型赤外線センサを作製した。 In order to achieve the above-mentioned object, in the present invention, a first substrate made of a silicon wafer having a thermopile element for infrared detection formed on the front surface and a sealing groove on the back surface are provided. A glass substrate is formed on the back surface, a mask made of a metal film is formed on the front surface, and a portion other than the mask is an infrared transparent window. Since the front surface of the first substrate and the back surface of the second substrate are bonded and in close contact with each other by using the anodic bonding technique, the thermopile element on the front surface of the first substrate is sealed between the two substrates. A chip-type infrared sensor having the above structure was manufactured.

【0009】[0009]

【作用】[Action]

本考案によれば、サーモパイル素子の冷接点が形成されている基板と赤外線透 過窓となる基板が直接接触しているため、両者の熱伝達は非常に速くなり温度差 がほとんど生じなくなる。ここでは赤外線透過窓から放射される赤外線はサーモ パイル素子のダイアフラムの温度を変化させることはなく、サーモパイル素子か ら得られる出力は外部の検出対象物から放出された赤外線によってだけ影響され る様になる。そこでこの赤外線センサを放射温度計に用いれば、温度変化の大き な環境においても常に安定した信頼性のおける温度測定が出来るようになる。 According to the present invention, since the substrate on which the cold junction of the thermopile element is formed and the substrate serving as the infrared transparent window are in direct contact with each other, the heat transfer between them becomes very fast and the temperature difference hardly occurs. Here, the infrared rays emitted from the infrared transmission window do not change the temperature of the diaphragm of the thermopile element, and the output obtained from the thermopile element is affected only by the infrared rays emitted from the external detection target. Become. Therefore, if this infrared sensor is used for a radiation thermometer, stable and reliable temperature measurement can be performed even in an environment where the temperature changes greatly.

【0010】[0010]

【実施例】【Example】

本考案の実施例を図1および図2を用いて説明する。図1は本考案のチップ型 赤外線センサの要部断面図であり、図2はチップ型赤外線センサを構成する第1 基板のおもて面の平面図である。 An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a sectional view of a main part of a chip type infrared sensor of the present invention, and FIG. 2 is a plan view of a front surface of a first substrate constituting the chip type infrared sensor.

【0011】 本考案のチップ型赤外線センサはそれぞれ特有の形状に加工された2枚のシリ コンウエハーからなる第1基板1および第2基板2によって構成されている。ま ず第1基板1のおもて面にはサーモパイル素子3が形成されており、サーモパイ ル素子3の構成は次の通りである。第1基板1のおもて面には絶縁性被膜31が 成膜され、第1基板1の中央部近傍においては絶縁性被膜31は浮き上がり、空 間的に第1基板1と分離されて空洞部32を作り上げている。この空洞部32を 有する構造の作製であるが、まずアルミ膜等の溶解し易い金属を第1基板1上に 成膜した後、目的とする空洞部32の形状にパターン化する。そしてSiO2 膜 あるいはSi34 膜からなる絶縁性被膜31を形成しパターン化した後、スル ーホール37からアルミ膜を溶解することによって作製できる。これから空洞部 32に相当する場所の絶縁性被膜31はダイアフラム33となり、また第1基板 1と接している部分ではヒートシンク34となっている。The chip type infrared sensor of the present invention is composed of a first substrate 1 and a second substrate 2 which are two silicon wafers each processed into a unique shape. First, the thermopile element 3 is formed on the front surface of the first substrate 1, and the structure of the thermopile element 3 is as follows. An insulating coating 31 is formed on the front surface of the first substrate 1, and the insulating coating 31 floats up near the center of the first substrate 1 and is spatially separated from the first substrate 1 to form a cavity. The part 32 is made up. Regarding the fabrication of the structure having the cavity 32, first, a metal such as an aluminum film which is easily dissolved is formed on the first substrate 1 and then patterned into the desired shape of the cavity 32. Then, the insulating film 31 made of a SiO 2 film or a Si 3 N 4 film is formed and patterned, and then the aluminum film is melted from the through hole 37. From now on, the insulating coating film 31 at the location corresponding to the cavity 32 becomes the diaphragm 33, and at the portion in contact with the first substrate 1 it becomes the heat sink 34.

【0012】 絶縁性被膜31の上にはダイアフラム33上に温接点38、ヒートシンク34 上に冷接点39となるように、熱電対35が多数形成されている。熱電対35に は主としてビスマスおよびアンチモンを用いた。また熱電対35の端部には引き 出し電極36がアルミ等により形成されている。さらに図には示していないが、 ダイアフラム上には赤外線吸収効率を高めるために金黒等を利用した黒体を形成 する場合もある。A large number of thermocouples 35 are formed on the insulating film 31 so as to form hot contacts 38 on the diaphragm 33 and cold contacts 39 on the heat sink 34. Bismuth and antimony were mainly used for the thermocouple 35. An extraction electrode 36 is formed of aluminum or the like at the end of the thermocouple 35. Although not shown in the figure, a black body using gold black or the like may be formed on the diaphragm to enhance the infrared absorption efficiency.

【0013】 続いて第2基板2について説明する。第2基板2の裏面には基板材のシリコン 自体をエッチングにより加工し、封止用溝4を形成する。この封止用溝4は第1 基板1と第2基板2を後に貼り合わせた場合サーモパイル素子3が納まる大きさ が必要なため、その平面形状は絶縁性被膜31よりも大きく、かつその深さはサ ーモパイル素子3の厚みよりも大きいことが必要である。第2基板2のおもて面 からも基板材のシリコンはエッチング加工され、おもて面に貫通する電極取り出 し穴5を設ける。また第2基板2のおもて面には赤外線透過窓6が設けられる。 これは、第2基板2のおもて面全体にクロム等の金属膜によりマスク61を形成 し、エッチングによりクロム膜を必要な大きさだけ除去することによって作製さ れる。したがってマスク61の膜厚は赤外光に対して不透明であれば良い。さら に、第2基板2の裏面で封止用溝4あるいは電極取り出し穴5に相当しない場所 には、ガラス膜7をスパッタリングなどの方法により形成する。ここではガラス 膜7には、低融点ガラスを用いた。Next, the second substrate 2 will be described. On the back surface of the second substrate 2, the substrate material silicon itself is processed by etching to form the sealing groove 4. Since the sealing groove 4 needs to have a size in which the thermopile element 3 can be accommodated when the first substrate 1 and the second substrate 2 are bonded together later, its planar shape is larger than that of the insulating film 31 and its depth is large. Needs to be larger than the thickness of the thermopile element 3. Silicon of the substrate material is also etched from the front surface of the second substrate 2 to form an electrode take-out hole 5 penetrating the front surface. An infrared transmitting window 6 is provided on the front surface of the second substrate 2. This is manufactured by forming a mask 61 of a metal film such as chromium on the entire front surface of the second substrate 2 and removing the chromium film by etching to a required size. Therefore, the film thickness of the mask 61 may be opaque to infrared light. Furthermore, a glass film 7 is formed by a method such as sputtering on the back surface of the second substrate 2 at a place which does not correspond to the sealing groove 4 or the electrode lead-out hole 5. Here, low melting point glass was used for the glass film 7.

【0014】 以上のように構成された第1基板1および第2基板2は、お互いに位置を合わ せて陽極接合法によって貼り合わせる。その方法であるが、まず第1基板1のお もて面11および第2基板2の裏面22が接触するように両者を合わせる。この とき、引き出し電極36の一部を除いたサーモパイル素子3は封止用溝4の中に 納まる位置にくる。さらに第2基板2の電極取り出し穴5は、引き出し電極36 の面内に納まるような大きさあるいは位置でなければならない。両基板の接触し ている部分は図2に示した接触面8であり、これは第2基板においてはガラス膜 7が形成されている部分に相当する。合わせたのち両基板は約150℃に加熱し 、第1基板1が負、第2基板2が正となるように約100Vの直流電圧を印加す る。これによりガラス膜7中の金属イオンが表面近傍に移動し、両基板間には大 きな静電引力が生まれその力によって接合まで至る。陽極接合は、ガラスとシリ コンあるいはガラスとアルミのような表面に酸化物ができ易い金属との間で行え るため、接触面において両基板は接合され、封止用溝4に納まっているサーモパ イル素子3は完全に封止された状態となる。The first substrate 1 and the second substrate 2 configured as described above are aligned with each other and bonded by an anodic bonding method. With this method, first, the first substrate 1 and the second substrate 2 are brought into contact with each other so that the front surface 11 and the back surface 22 of the second substrate 2 come into contact with each other. At this time, the thermopile element 3 excluding a part of the extraction electrode 36 comes to a position to be housed in the sealing groove 4. Further, the electrode lead-out hole 5 of the second substrate 2 must be sized or positioned so as to be within the surface of the lead-out electrode 36. The contacting portion of both substrates is the contact surface 8 shown in FIG. 2, which corresponds to the portion of the second substrate on which the glass film 7 is formed. After combining, both substrates are heated to about 150 ° C., and a DC voltage of about 100 V is applied so that the first substrate 1 is negative and the second substrate 2 is positive. As a result, the metal ions in the glass film 7 move to the vicinity of the surface, and a large electrostatic attractive force is generated between the two substrates to reach the bonding. Anodic bonding can be performed between glass and silicon, or glass and a metal such as aluminum that easily forms an oxide on the surface, so that both substrates are bonded at the contact surface and are stored in the sealing groove 4. The ill element 3 is completely sealed.

【0015】 この陽極接合は通常窒素雰囲気下で行うため、封止用溝4内部は窒素で満たさ れサーモパイル素子3は酸化等の影響は回避され常に安定に保てることになる。 さらには、接合を真空雰囲気下で行うことでサーモパイル素子3の真空封止も行 え、これにより出力を大幅に向上させることもできる。Since this anodic bonding is usually performed in a nitrogen atmosphere, the inside of the sealing groove 4 is filled with nitrogen, and the thermopile element 3 can be kept stable because the influence of oxidation or the like is avoided. Further, the thermopile element 3 can be vacuum-sealed by performing the joining in a vacuum atmosphere, and thereby the output can be greatly improved.

【0016】 本実施例においては第1基板1にシリコンウエハーを用いているが、これは熱 伝導性が良く表面が研磨され平滑であれば他の金属基板でも代用できる。また、 第2基板2には低融点ガラスを成膜したがこれはイオン分が含まれるガラスであ れば他の材料でも良く、また成膜法もスパッタリング法には限らず真空蒸着法、 CVD法さらにはスピンコーティングでも良い。。ただしその場合陽極接合の条 件である温度や電圧はガラスの材料に従って変化する。たとえばパイレックスガ ラスを用いた場合では、温度は約400℃、電圧は約50Vとなる。さらに接合 に関与する引き出し電極36はアルミを用いることとしたが、チタン、ニッケル 、クロム、鉄など表面が酸化しやすい金属なら他の材料でも利用できる。In the present embodiment, a silicon wafer is used for the first substrate 1, but this may be replaced by another metal substrate as long as it has good thermal conductivity and the surface is polished and smooth. Further, a low melting point glass was formed on the second substrate 2, but other materials may be used as long as it is a glass containing an ion component, and the film forming method is not limited to the sputtering method but a vacuum evaporation method, a CVD method. Further, spin coating may be used. . However, in that case, the temperature and voltage, which are the conditions for anodic bonding, change depending on the glass material. For example, when Pyrex glass is used, the temperature is about 400 ° C and the voltage is about 50V. Further, although aluminum is used for the extraction electrode 36 involved in the bonding, other materials such as titanium, nickel, chromium, and iron whose surface is easily oxidized can be used.

【0017】[0017]

【考案の効果】[Effect of the device]

実施例より明らかなように本考案によれば、サーモパイル素子が形成されヒー トシンクとなっている第1基板と赤外線透過窓を形成している第2基板とが密着 した状態にあるため、両基板間の熱伝達は速やかに行われ常に両基板は同じ温度 に保たれる。これにより、冷接点温度と赤外線透過窓との間には温度差がほとん ど生じないため、赤外透過窓などパッケージの他の部分からの放射がサーモパイ ル素子のダイアフラム温度に影響を与えることはなくなる。すなわち、サーモパ イル素子は外部から来る赤外線のみに反応し出力を生ずるようになる。本考案の 赤外線センサを放射温度計に用いれば、常に安定した信頼性のおける非接触の温 度測定が可能であり、特に環境温度変化の大きい場所での使用にも耐え得る。さ らに、従来のように熱容量の大きな金属ブロックで保護する必要がないため、放 射温度計の小型化に非常に有利である。 As apparent from the embodiments, according to the present invention, since the first substrate, which is a heat sink on which the thermopile element is formed, and the second substrate, which forms the infrared transmitting window, are in close contact, both substrates are The heat transfer between them is rapid and both substrates are always kept at the same temperature. As a result, there is almost no temperature difference between the cold junction temperature and the infrared transmission window, so that radiation from other parts of the package such as the infrared transmission window does not affect the diaphragm temperature of the thermopile element. Disappear. That is, the thermopile element responds only to infrared rays coming from the outside and produces an output. If the infrared sensor of the present invention is used for a radiation thermometer, stable and reliable non-contact temperature measurement can be performed at all times, and it can withstand use especially in a place where environmental temperature changes greatly. Moreover, since it is not necessary to protect with a metal block having a large heat capacity as in the past, it is very advantageous for downsizing the radiation thermometer.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本考案のチップ型赤外線センサの要部断面図で
ある。
FIG. 1 is a sectional view of an essential part of a chip type infrared sensor of the present invention.

【図2】本考案のチップ型赤外線センサの第1基板おも
て面の平面図である。
FIG. 2 is a plan view of the front surface of the first substrate of the chip type infrared sensor of the present invention.

【図3】従来の赤外線センサの要部断面図である。FIG. 3 is a sectional view of a main part of a conventional infrared sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 第1基板 11 第1基板おもて面 2 第2基板 21 第2基板おもて面 3 サーモパイル素子 30 ピット 31 絶縁性被膜 32 空洞部 33 ダイアフラム 34 ヒートシンク 35 熱電対 36 引き出し電極 37 スルーホール 38 温接点 39 冷接点 4 封止用溝 5 電極取り出し穴 6 赤外線透過窓 61 マスク 62 キャップ 7 ガラス膜 8 接触面 90 ヘッダー 1 First Substrate 11 First Substrate Front Surface 2 Second Substrate 21 Second Substrate Front Surface 3 Thermopile Element 30 Pit 31 Insulating Film 32 Cavity 33 Diaphragm 34 Heat Sink 35 Thermocouple 36 Extraction Electrode 37 Through Hole 38 Hot junction 39 Cold junction 4 Sealing groove 5 Electrode extraction hole 6 Infrared transmission window 61 Mask 62 Cap 7 Glass film 8 Contact surface 90 Header

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項1】 おもて面に赤外線検出用のサーモパイル
素子が形成されているシリコンウエハーからなる第1基
板と、裏面に封止用溝が施されておりかつ裏面にはガラ
ス膜が形成され、さらにおもて面には金属膜によるマス
クが形成されマスク以外の部分が赤外線透過窓となって
いるシリコンウエハーからなる第2基板とにおいて、第
1基板のおもて面と第2基板の裏面とが陽極接合技術を
用いることにより接合され密着した状態にあることで、
第1基板おもて面のサーモパイル素子が2枚の基板間に
封止された構造であることを特徴とするチップ型赤外線
センサ。
1. A first substrate made of a silicon wafer having a thermopile element for infrared detection formed on the front surface, a sealing groove formed on the back surface, and a glass film formed on the back surface. And a second substrate made of a silicon wafer in which a mask made of a metal film is formed on the front surface and the portion other than the mask serves as an infrared transmission window, the front surface of the first substrate and the second substrate By using the anodic bonding technology, the back surface is bonded and in close contact,
A chip-type infrared sensor having a structure in which a thermopile element on the front surface of a first substrate is sealed between two substrates.
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